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Bogensieb zum Nasssieben von Teilchen aus faserigem Stoff, z. B. Faserstoffaufschwemmungen
Die Erfindung bezieht sich auf Bogensiebe zum Nasssieben von Teilchen aus faserigem Stoff, z. B.
Faserstoffaufschwemmungen, bei welchem der Stoff der konkaven Seite zugeführt wird, bestehend aus in gleichem Abstand voneinander angeordneten parallelen Stäben von im wesentlichen trapezförmigem
Querschnitt, wobei die ebene, beaufschlagte Fläche jedes Stabes an der entgegen der Beaufschlagungsrichtung weisenden Seite eine Abschrägung aufweist.
Bekanntgewordene Bogensiebe dieser Art eignen sich wohl für die Sortierung von weichem, fein- teiligem Material, wie faserhältige Stärkesuspensionen, nicht aber von Holzschliff, in welchem Fall sehr bald Verstopfungen eintreten. Bei der mechanischen Herstellung von Holzschliff werden in den Schleifern die vorher entrindeten und entbasteten Holzknüppel in Längsrichtung an einen schnell rotierenden, zylindrischen Schleifstein gepresst und auf diese Weise zerfasert. Dabei wird der Stein für die Schmierung und Kühlung und weiter auch zum Abtransport des Holzschliffes in den Schleifertrog reichlich mit Wasser bespritzt. Es gilt nun, z. B. für Zeitungsdruckpapier, eine möglichst lange, ungekürzte und biegsame Faser bei niedrigem Gehalt an feineren Bestandteilen zu erhalten. An andere Papiersorten, z. B.
Mittelfeinpapier, werden allerdings wieder andere Anforderungen gestellt. Durch Änderung der Schärfe des Schleifsteines, des Pressdruckes und der Wassermenge schwanken im Holzschliff die Anteile an Faserbündeln (Splitter), Einzelfasern, Kurzfasern und Feinstoff, zusammen mit Spänen, Letztere werden entfernt, indem man den Holzstoff über ein Grobsieb (meistens ein Schwingsieb) leitet. Der auf diese Weise grob abgesiebte Stoff geht anschliessend über feinmaschigere Siebe, auch Sortierer genannt, welche den grössten Teil der Faserbündel und Splitter absondern. Die Sortierung erfolgt meistens in zwei oder mehr Stufen, wobei jede Sortierstufe den Überlauf der vorangehenden Stufe erhält. Die Sortierapparate sind meistens Schleudersortierer und bestehen aus einem Gehäuse, in dem eine stillstehende, zylindrische Siebtrommel untergebracht ist, um die Schaber herumlaufen.
Die Sieblochweite dieser Trommel liegt, abhängig von dem gewünschten Siebmass, in der Grössenordnung von 1, 4 bis 2, 4 mm. Die Grobteile bleiben im Sieb zurück und gehen über eine Öffnung ab. Die zurückgebliebenen Fasern der letzten Stufe mit einem hohen Anteil an Splittern werden in Refiner geführt, wo die Splitter weiter zerfasert werden. Dieser Stoff wird anschliessend wieder in Umlauf gebracht.
Während der Holzschliff mit einem Festsubstanzanteil zwischen 1 und 3% in den Schleifertrog fällt, sind für die Sortierung stärkere Verdünnungen erforderlich. Der Feststoffanteil im Sortiergang liegt zwischen 0, 4 und 10/0. Die grossen Wassermengen werden zur Erreichung der für die Weiterverarbeitung geeigneten Festsubstanz von 4 bis 8% in Eindickern oder Filtern entfernt.
Obwohl sich die bestehenden Sortierapparate in der Praxis bewährt haben, haben sich dennoch mehrere Nachteile ergeben. So ist die erforderliche Wassermenge, welche mit einem Druck von 2 atü an die Innenfläche des Siebes gespritzt wird (damit sich das Sieb nicht verstopft und der Abtransport des Produktes in dem Sortierapparat besser vonstatten geht), ziemlich gross, nämlich in der Grössenordnung
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von 1,5 bis 2 mS/h/t trockener Stoff/24 h. Weitere Nachteile sind, dass das Innere des Sortierers schlecht zugänglich ist und dessen Wirkung nicht gut zu beobachten ist.
Auch lässt sich die Kapazität dieses Sortierapparates kaum oder überhaupt nicht den jeweiligen Verhältnissen anpassen und ihre beweglichen Teile erfordern viel Unterhaltungsarbeit. i Innerbetriebliche Versuche, Bogensiebe zum Sortieren von Faserstoffaufschwemmungen zu ver- wenden, zeigten, dass die Anwendung bekannter Siebkonstruktionen nicht möglich war.
Die Ursache für die Unbrauchbarkeit dieser Siebe lag offenbar in der Form und der Teilung der
Stäbe, wobei überraschenderweise auch die Glätte der Siebfläche eine Rolle spielte.
Ziel der Erfindung war demnach die Schaffung eines Bogensiebes, das mit Erfolg auch zum Nasssieben von Holzschliff u. ähnl. Faserstoffaufschwemmungen heranziehbar ist, einer Anwendung, der grosse technische Bedeutung zukommt. Dieses Ziel lässt sich mit Bogensieben des eingangs umrissenen
Aufbaues erreichen, bei welchem erfindungsgemäss die Abschrägung der Stäbe unter einem Winkel von
30 bis 600 zu der beaufschlagten Fläche geneigt ist, wobei die Projektion dieser Abschrägung auf die beaufschlagte Fläche 0,2 bis 0,25 der Stabbreite der beaufschlagten Fläche beträgt, und dass, wie an sich bekannt, das Verhältnis zwischen Stabbreite und Spaltweite zwischen 2 und 3 liegt.
Derartige Bogensiebe entsprechen allen Anforderungen ; sie bieten die Möglichkeit, die Grobteile, die bei Holzschliff längenmässig nur geringfügig von den längsten, verwendbaren Fasern abweichen, mit genügender Trennschärfe auszuscheiden und zeigen keine Neigung zum alsbaldigen Verstopfen. Mit der Erfindung ist daher ein Weg zur Verwendung von Bogensieben bei der Behandlung von Holzschliff eröffnet.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist, erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein Schema einer üblichen Sortieranlage, Fig. 2 eine Seitenansicht eines
Bogensiebes, bei welchem die grundsätzlichen Merkmale der Erfindung angewendet sind, Fig. 3 einen vergrösserten Querschnitt zweier aufeinanderfolgender Stäbe, aus denen sich der Boden des Bogensiebes zusammensetzt und Fig. 4 ein Diagramm der beim Klassieren erzielten Wirkungsgrade.
In dem von den Schleifern stammenden Holzschliff befinden sich Langfasern, Kurzfasern, Festoff und Splitter.
Wie Fig. l zeigt, kommt der bereits entspänte Holzschliff durch den Auslauf --1-- von den
Schleifern und wird in der ersten Sortierstufe-2-von den Splittern befreit. Der Durchfall der Sortier- stufe-2-tritt in die Eindicker in der vom Pfeil --3- bezeichneten Richtung. Der Überlauf der Sor- tierstufe-2-gelangt in einen Trog--4--, welcher zur Speisung der zweiten Sortierstufe --5-- dient.
Der Durchfall der zweiten Sortierstufe -5-- wird mit dem Durchfall der ersten Sortierstufe zusammen- gebracht. Der Überlauf letzterer Stufe wird in dem Refiner --6-- weiterzerfasert und gelangt wieder in den Trog--4--.
Die Aufgabemenge für die erste Sortierstufe --12- enthält etwa 2 bis 5% Splitter. Es sind hier als
Splitter diejenigen Fasern zu betrachten, welche unter Normalbedingungen auf einem Standard-Gerät mit 0, 15 mm-Schlitzen liegen bleiben. Der Anteil an Splittern soll für eine Papiermaschine möglichst niedrig sein. Der jeweils zulässige Gehalt ist durch die herzustellende Papierart bedingt und schwankt von maximal l% bis unter 0, 10/0. Man ist deshalb bestrebt, die Splitter nach Möglichkeit auszusondern, die dünnen. Langfasern aber sollen mit Rücksicht auf die gewünschte Papierkonstruktion nach Möglich- keit in dem Brei zurückbleiben.
Zur besseren Orientierung seien nachfolgende charakteristische Merk- male genannt : Splitter sind Teile mit einer Dicke von 100 bis 200 und einer Länge von 900 bis 4000 u. während dünne Langfasern eine Dicke von 23 bis 80 und eine Länge von 800 bis 4500/l aufweisen. Der
Unterschied zwischen beiden gelangt mithin nur in der Dicke der Fasern zum Ausdruck.
In Fig. 2 der Zeichnungen ist ein Bogensieb in Seitenansicht dargestellt. Sie besteht aus einem Gehäuse --10--, in dem ein zylindrisch gekrümmter Siebboden --12-- untergebracht ist. Der Sieb- boden --12- setzt sich zusammen aus äquidistanten Stäben, welche senkrecht zu der Strömungsrichtung des Gutes angeordnet sind. Das Gehäuse -10-- ist an der Vorderseite (mit11-- bezeichnet) nicht geschlossen, so dass im Betrieb die Wirkung des Bogensiebes überwacht werden kann. Rechts oben am Gehäuse -10-- ist ein Teil der Seitenwand fortgelassen, damit die Aufgabevorrichtung deutlich sichtbar ist.
Diese Aufgabevorrichtung --14-- befindet sich nahe am oberen Ende des Siebbodens --12-und dient dazu, das in einer Flüssigkeit suspendierte Gut mit vorgeschriebener Mindestgeschwindigkeit schichtweise tangential auf die Konkavseite des zylindrisch gekrümmten Bodens-12-- zu leiten. Die splitterreiche, vom unteren Ende des Siebbodens --12-- stammende Fraktion sammelt sich in einen Trichter --16 -- und geht durch einen Auslauf --18 -- ab. Die durch die Öffnungen des Sieb- bodens-12-hindurchgehende Durchfallfraktion sammelt sich in einen Trichter --20-- und wird in
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einem Abscheider --22-- ausgetragen.
In Fig. 3 sind zwei aufeinanderfolgende Stäbe des Siebbodens --12-- dargestellt. Die Zahlen -- 31 bis 36-- bezeichnen mehrere Punkte an dem Umkreis der Stäbe. Jeder Stab besitzt Seitenflächen --31,
36 bzw. 34, 35--, welche symmetrisch in bezug auf eine Symmetrieebene angeordnet sind, und eine ebene obere Fläche --32, 33--, welche im wesentlichen senkrecht zu der Symmetrieebene verläuft, wobei die genannten Seitenflächen von dieser oberen Fläche an konvergieren. Die obere Fläche --32,
33-- wird an der einen Seite durch eine Abschrägung --31, 32-- und an der andern Seite durch eine fliessend in die Seitenfläche --34, 35-- übergehende Rundung --33, 34-- begrenzt. Das Gut bewegt sich in Fig. 3 von links nach rechts, wie mit dem Pfeil --P-- bezeichnet ist.
Der Vorderrand der Stäbe wird deshalb durch eine Abschrägung --31, 32-- gebildet. Der Abstand "a", d. h. die Projektion der
Linie --31, 32-- auf die verlängerte obere Fläche-32, 33-beträgt 0, 20 bis 0, 25 D, wobei D = die
Stabbreite, gemessen zwischen den Punkten --31 und 34-- ist. Die Spaltweite zwischen zwei auf- einanderfolgenden Stäben ist mit --S-- bezeichnet. Das Verhältnis D/S beträgt 2 bis 3. Der Abstand
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dieser Winkel liegt zwischen 30 und 600. An der Rückseite geht die obere Fläche --32, 33-- gemäss einer fliessenden Linie in die Rundung --34, 34-- über.
Die Breite der oberen Fläche --32, 33-- ist mit "b" und die Projektion der Rundung --33, 34-- auf die verlängerte obere Fläche mit "e" bezeichnet, Die Stäbe weisen an der unteren Seite eine Rundung --35, 36-- auf, welche an den Punkten --35 und 36-- fliessend in die Seitenflächen übergeht. Diese Rundung ist zweckmässig damit keine Fasern an den Eckpunkten hängenbleiben.
Der Gesamt- oder Feststoff-Wirkungsgrad eines Sortierapparates lässt sich nach K. H. Klemm folgendermassen definieren :
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40 mesh (0, 36 mm) des sogenannten HS-Siebapparates. Dieses Gerät ist beschrieben im "Handbuch der Werkstoffprüfung" Band 4, 2. Auflage, Springer Verlag [1953], S. 376 und 377.
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der Splitter-Wirkungsgrad :
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Aufgabegut die Wirkungsgrade als Funktion des Gesamtwirkungsgrades graphisch darstellen.
Fig. 4 zeigt ein solches Diagramm. Hiemit kann die Wirkung eines Bogensiebes mit der eines üblichen Schleudersortierers verglichen werden. --A-- ist der Splitter-Wirkungsgrad,--B--der Langfaser-Wirkungsgrad und --C-- der Verlust an brauchbarem Stoff, dargestellt als Funktion des Gesamtwirkungsgrades. Der Gesamtwirkungsgrad ist dabei mit von rechts nach links ansteigendem Wert auf die Abszisse aufgetragen. Die ausgezogenen Linien beziehen sich auf ein Bogensieb von mm Spaltweite. Die gestrichelten Linien beziehen sich auf einen Schleudersortierer mit Sieblochweite von 1, 7 mm. Ein höherer Feststoff-Wirkungsgrad ergibt einen niedrigeren Splitter-Wirkungsgrad und einen höheren Langfaser-Wirkungsgrad. Man wünscht nun in dem Gebiet mit z. B. einem Gesamtwirkungsgrad von etwa 75% und einem möglichst hohen Splitter- und Langfaser-Wirkungsgrad zu arbeiten.
Wie aus dem
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Diagramm hervorgeht, wird bei Verwendung des Bogensiebes und des Schleudersortierers etwa dieselben Menge Splitter entfernt. Der Langfaser-Wirkungsgrad des Bogensiebes ist aber weitaus besser.
Beispiel l : Eine Suspension von Holzschliff und Wasser wurde unter einem Druck von 1, 5 bis 2 atü über einen etwa 6 mm weiten Aufgabespalt tangential einem Siebboden mit einer ausgelegten Länge von 1600 mm zugeführt. Dier Siebboden setzte sich zusammen aus parallelen Stäben mit einer Stabbreite-D-- von 2, 65 mm und war über einen Winkel von 1200 gekrümmt mit einem Krümmungshalbmesser von 763 mm. Die wirksame Breite des Siebbodens betrug 210 mm. Der Siebboden war in einem an der Vorderseite geöffneten Gehäuse untergebracht (s. Fig. 2). Das Stabprofil ist in Fig. 3 dargestellt. Die gewünschte vorgeschriebene Spaltweite --S-- betrug 1, 0 mm und der Abstand"a"kam etwa 0, 6 mm gleich.
Die Stabteilung --H-- war also 3, 65 mm. Der Abstand"b"belief sich auf etwa
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45Beispiel 2 : Eine aus Holzschliff und Wasser bestehende Suspension wurde unter einem Druck von I, 5 bis 2 atü über einen etwa 15 mm weiten Aufgabespalt einem Siebboden mit einer ausgelegten Länge von 4000 mm tangential zugeführt. Der Siebboden bestand aus parallelen Stäben mit einer Breite-B-von 2, 65 mm und war über einen Winkel von 3000 gekrümmt mit einem Krümmungshalbmesser von 763 mm. Die wirksame Breite des Siebbodens entsprach 210 mm. Das Stabprofil zeigt wieder Fig. 3, allerdings mit der Ausnahme, dass die Vorderseite nicht abgeschrägt, sondern gerundet war, so dass Vorder- und Rückseite des Profils die gleiche Form hatten. Die gewünschte vorgeschriebene Spaltweite --8-- war 1, 0 mm und die Siebleistung belief sich auf etwa 230 ms Suspension/h.
Der Wirkungsgrad dieses Bogensiebes wich kaum von dem des Bogensiebes in Beispiel 1 ab. Es hat aber vor dem Sieb aus Beispiel 1 dies voraus, dass man durch das Fehlen einer Abschrägung den Siebboden nicht vorzubearbeiten braucht und dass man diesen Siebboden nach aufgetretenem Verschleiss durch Wenden in der andern Richtung aufs neue benutzen kann.