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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Behandlung von Faserstoffsuspensionen grosser Dichte, insbesondere Papierfaserstoffsuspensionen, bestehend aus einem Gehäuse mit Einlass und Auslass für die Suspension sowie einem im Gehäuse angeordneten Rotor und mindestens einer annähernd axial verlaufenden Strömungszone, deren eine Begrenzung der Rot. or bildet, wobei einander gegenüberliegende Flächen der zusammenarbeitenden Teile Vorsprünge und/oder Vertiefungen aufweisen.
Diese Vorrichtung kann beispielsweise folgende Anwendungen finden :
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beim Nassaufbereiten bzs. Schwemmen von Faserstoffsuspensionen ; beim Erhitzen oder Kühlen einer Faserstoffsuspension ; beim Sieben oder Auslesen einer Faserstoffsuspension.
Vorstehende Behandlungen der Pulpe bzw. Zellulosebreie oder Papierbreie in der Zellulose- industrie werden üblicherweise bei einer Dichte von 0, 5 bis 5% durchgeführt. Bei Verfahren für die Pulpeherstellung, die mit grösseren Dichten arbeiten, beispielsweise 8 bis 12%, musste die Pulpe vor der Behandlung verdünnt und nach der Behandlung entwässert werden. Dies erfordert mehr
Kraft und eine schwere Konstruktion. Nachteilig hievon ist, dass das erzielte bzw. ausgebrachte
Ergebnis ungleichmässig bzw. inhomogen sein kann.
Ein nicht zum Stande der Technik gehöriger Vorschlag für ein Verfahren geht dahin, dass die Faserstoffsuspension in einen gewundenen bzw. spiralförmigen Strom versetzt wird, welcher Strömungsteile umfasst, die in der Richtung wechseln und von der Richtung des gewundenen Stromes abweichen.
Ein Ziel bzw. Gegenstand der Erfindung besteht in dem Schaffen einer Vorrichtung zur Durchführung des genannten Verfahrens, bei dem die Konstruktion einfach und der erforderliche Kraftaufwand hiefür gering ist und welche im Betrieb zuverlässig arbeitet.
Die Erfindung geht davon aus, dass die Faserstoffsuspension im Strom zwischen Flächen hindurchgeleitet wird und dort wiederholt Strömungen mit abwechselnd entgegengesetzter Strömungsrichtung und Scherkräften unterworfen sind, welche die Faserstoffbindungen zerbrechen bzw. zerreissen, so dass die Faserstoffsuspension aufgewirbelt bzw. verflüssigt wird, und dass Material und/oder Kraft bzw. Energie zugegeben wird, während sich die Faserstoffsuspension in einem aufgewirbelten bzw. flüssigen Zustand befindet.
Die Erfindung gründet sich dabei auf die Tatsache bzw. Gegebenheit, dass eine Faserstoffsuspension bei ihrem Unterwerfen unter entsprechend grossen Scherkräften aufgewirbelt bzw. verflüssigt wird, d. h. in einen leicht schwimmenden Zustand versetzt bzw. überführt wird, wobei die Fasern relativ zueinander sich bewegen. Hiebei können z. B. Teilchen von verschiedenem Gewicht oder verschiedener Grösse leicht voneinander getrennt werden. Wenn Material, beispielsweise Chemikalien, zu der Faserstoffsuspension zugegeben werden, tritt eine kräftige Mischung ein. Da es möglich ist, die Behandlung bei einer verhältnismässig grossen Dichte der Suspension durchzuführen, kann die je Tonne Fasermaterial erforderliche Kraft sehr klein sein.
Da die Flächen, zwischen denen die Faserstoffsuspension fliesst, mit Vertiefungen und/oder Vorsprüngen versehen sind, kann die Faserstoffsuspension ohne grössere Geschwindigkeitsunterschiede zwischen den Flächen aufgewirbelt bzw. verflüssigt werden. Bei richtiger Bemessung und richtigem Bilden der Vertiefungen und Vorsprünge können solche Ströme von der Hauptrichtung der Faserstoffsuspension abweichen, um der ganzen Faserstoffsuspension eine Aufwirbelung zu erteilen, obwohl der Zwischenraum zwischen den Flächen gross ist.
Auf dem Aufwirbeln bzw. Verflüssigen gründende Geräte sind bereits früher zur Anwendung vorgeschlagen worden, beispielsweise beim Sieben von Faserstoffsuspensionen, z. B. eine Siebvorrichtung, mit welcher es möglich ist, grosse Teilchen von einer grossen Dichte aufweisenden Faserstoffsuspension zu trennen. Hier wird die Aufwirbelung bzw. Verflüssigung gegenüber einem Siebschlitz vorgenommen, der durch zwei sich drehende Walzen gebildet ist, welche während der Drehung relativ zueinander sich drehen, indem Energie von den drehenden Teilen und den daran angebrachten Teilen zugeführt wird.
Da die Weite des Siebschlitzes klein ist, muss das Gerät mit mehreren konzentrischen Siebschlitzen ausgerüstet sein bzw. müssen solche Schlitze vorgesehen sein,
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um ein ausreichendes bzw. entsprechendes Fassungsvermögen zu erzielen, was sich in einer kompli- zierten Konstruktion äussert.
Es ist bekannt, Strömkanäle bei Siebvorrichtungen anzuwenden, die aus einer ortsfesten bzw. feststehenden Fläche bestehen. Hiebei ist die bewegte Fläche mit Vorsprüngen und Vertiefungen versehen. Ein Beispiel dieser Bauart ist in der US-PS Nr. 3, 586, 172 gezeigt und beschrieben, welche eine Siebvorrichtung umfasst, die aus einer Siebtrommel und einer drehenden Trommel besteht, die innerseitig der Siebtrommel angeordnet ist. Zwischen diese Walzen wird die zu behandelnde Faser- stoffsuspension zugespeist. Die äussere Fläche der sich drehenden Trommel ist mit Vorsprüngen und
Vertiefungen versehen, welche Druckimpulse ergeben. Siebvorrichtungen dieser Art arbeiten jedoch bei relativ bzw. verhältnismässig geringen Dichten, d. h. weniger als 3%.
Ein in einem zylindrischen Gehäuse arbeitender Rotor, der mit Flügeln ausgerüstet ist, wird in Wirbelreinigern verwendet, wie es durch die DE-OS 2423528 offenbart ist. Dieses Gerät ist jedoch für geringe Dichten bestimmt.
Die US-PS Nr. 3, 427, 690 zeigt weiters eine Stoffmühle (Refiner), in welcher Faserstoffmaterial gemahlen wird. Die Bearbeitung von Faserstoffmaterial wird zwar zwischen Flächen mit Erhöhungen ausgeführt, aber das Material wird zwischen den Vorsprüngen wechselnd zusammengepresst und ent- lastet. Das Material wird zwar Schockimpulsen ausgesetzt, ein Aufwirbeln, um das Material in einen Zustand zu versetzen, in dem es sich wie ein Fluid verhält, wird nicht zustandegebracht . oder vorgesehen. Die darin geoffenbarte Vorrichtung umfasst eine Siebzone, aber das Sieben wird nicht zwischen Flächen mit Vorsprüngen zustandegebracht.
Die Erfindung ist nun im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass durch die Innenflächen eines zylindrischen Kopfteiles und eines konischen Bodenteiles des Gehäuses mit in Achsrichtung verlaufenden inneren Rippen und die Aussenfläche des Rotors mit äusseren axial gerichteten Rippen eine Aufwirbel- bzw. Verflüssigungszone gebildet ist.
Nach einem weiteren Erfindungsmerkmal ist es vorteilhaft, wenn im Rotor eine Stange angeordnet ist, die in Achsrichtung verlaufende Rippen aufweist, wobei die Stange zusammen mit der inneren Fläche des Rotors, welcher mit Rippen versehen ist, eine Aufwirbel- bzw. Verflüssigungszone innenseitig des Rotors bildet, dass ein Pumpengehäuse am Kopfteil des Gehäuses vorgesehen ist, in welchem Pumpengehäuse ein Flügelrad angeordnet ist, das mit dem Rotor verbunden ist, und dass der Einlass für die zu reinigende Faserstoffsuspension mit der Aufwirbel- bzw. Verflüssigungszone aussenseitig des Rotors verbunden ist, sowie dass der Auslass für den Ausschluss bzw. Abfall zwischen den Aufwirbel- bzw. Verflüssigungszonen vorgesehen ist, wobei der Auslass für den Ausschuss bzw. Abfall mit dem Pumpengehäuse verbunden ist.
Die Erfindung ist im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben, welche eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung wiedergibt. Fig. 1 ist ein Längsschnitt der Vorrichtung und Fig. 2 gibt einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1 wieder.
Der in den Fig. 1 und 2 wiedergegebene Wirbelreiniger besteht aus einem Gehäuse --70--, dessen Kopf zylindrisch und dessen Boden ein sich nach unten verjüngender Konus ist. Es ist ein Einlass --73-- für die Faserstoffsuspension, welche im zylindrischen Teil gereinigt werden soll, vorgesehen. Ein Auslass --87--, welcher mit einem Ventil --74-- ausgerüstet ist, ist am Bodenende des Bodenteiles des Gehäuses angeordnet. Die getrennten Partikel bzw. Teilchen können durch das
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gers dreht, sind an eine Antriebswelle --77-- angeschlossen bzw. mit einer solchen verbunden.
Eine Stange --80--, deren Bodenende mit dem Bodenende des Gehäuses --70-- verbunden ist, ist innenseitig des Rotors angebracht. das Gehäuse ist mit inneren Rippen --81-- ausgerüstet. Der Rotor weist innere und äussere Rippen--82 und 83-- auf. An der Stange befinden sich äussere Rippen-84--.
Die Faserstoffsuspension wird einer Aufwirbelzone --85-- zugespeist, welche durch die Innen- fläche --88-- des Gehäuses und die Aussenfläche --89-- des Rotors gebildet ist, wo sie in eine Wirbelbewegung gebracht und durch den gemeinsamen Effekt des mit grosser Geschwindigkeit
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drehenden Rotors und die Flächen des stationären bzw. feststehenden Gehäuses aufgewirbelt wird.
Die Zentrifugalkraft, die durch diese Wirbelbewegung erzeugt wird, drückt die Teile bzw. Teilchen grösserer Dichte gegen die Gehäusewand, wovon sie der nach unten gerichtete Fluss nach dem Bo- den des konischen Teiles des Gehäuses bringt, von welchem sie in einem aufgewirbelten Zustand durch das Ventil --74-- entfernt werden. Der Ausschuss fliesst bzw. strömt in aufgewirbeltem Zu- stand durch den Zwischenraum --86-- zwischen dem Rotor und der Stange, welcher eine zweite
Aufwirbelzone ergibt, zu dem Kreiselrad, welches den Ausschuss durch das Rohr --76-- aus- schleudert bzw. ausstösst.
Versuche haben gezeigt, dass die Aufwirbelzone eine Höhe von 10 bis 150 mm, vorzugsweise von 30 bis 60 mm haben soll. Die Höhe der Vorsprünge soll etwa 0, 1 bis 0, 3 der Kanalhöhe betra- gen. Der Zwischenraum zwischen den Vorsprüngen in der Strömrichtung soll um 2- bis 20mal grösser sein als deren Höhe, vorzugsweise 5- bis 20mal. Die Geschwindigkeit der sich bewegenden
Fläche soll 5 bis 30 m/s, vorzugsweise über 10 m/s betragen. Die günstigste Geschwindigkeit ist ungefähr 20 m/s.
Der Kraftverbrauch eines erfindungsgemässen Wirbelreinigers beträgt etwa 4 kWh/t bei einer
Dichte von 12%, während der Kraftverbrauch eines herkömmlichen Wirbelreinigers sich auf etwa
8 kWh/t bei einer Dichte von 1% beläuft.
Es können auch zwei gelochte Siebelemente bzw. Siebteile in der gleichen Vorrichtung angeordnet werden, d. h. die eine innenseitig und die andere aussenseitig, wobei entweder der Siebteil oder die undurchlässige Wand oder beide sich bewegen. Die gelochte und die undurchlässige Fläche der Aufwirbelzone kann im wesentlichen zylindrisch oder konisch sein oder die Form einer Scheibe annehmen. Die Richtung der rippenförmigen Vorsprünge kann parallel mit der Achse des Rotors sein oder einen Winkel mit dieser bilden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Behandlung von Faserstoffsuspensionen grosser Dichte, insbesondere Papierfaserstoffsuspensionen, bestehend aus einem Gehäuse mit Einlass und Auslass für die Suspension sowie einem im Gehäuse angeordneten Rotor und mindestens einer annähernd axial verlaufenden Strömungszone, deren eine Begrenzung der Rotor bildet, wobei einander gegenüberliegende Flächen der zusammenarbeitenden Teile Vorsprünge und/oder Vertiefungen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Innenflächen (88) eines zylindrischen Kopfteiles (71) und eines konischen Bodenteiles (72) des Gehäuses mit in Achsrichtung verlaufenden inneren Rippen (81) und die Aussenfläche (89) des Rotors (79) mit äusseren axial gerichteten Rippen (82) eine Aufwirbel- bzw. Verflüssigungszone (85) gebildet ist.