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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung bzw. Siebvorrichtung zur Behandlung von Faserstoffsuspensionen grosser Dichte, insbesondere Papierfaserstoffsuspensionen, bestehend aus einem Gehäuse mit Einlass und Auslass für die Suspension sowie einem im Gehäuse angeord- neten Rotor und mindestens einer annähernd axial verlaufenden Strömungszone, deren eine Begren- zung der Rotor bildet, wobei einander gegenüberliegende Flächen der zusammenarbeitenden Teile
Vorsprünge und/oder Vertiefungen aufweisen.
Diese Vorrichtung kann beispielsweise folgende Anwendungen finden :
Beim Trennen von Flüssigkeit oder Gas von einer Faserstoffsuspension ; beim Mischen von gasförmigen oder flüssigen Chemikalien in einer Faserstoffsuspension ; beim Nassaufbereiten bzw. Schwemmen von Faserstoffsuspension ; beim Erhitzen oder Kühlen einer Faserstoffsuspension ; beim Sieben oder Auslesen einer Faserstoffsuspension.
Vorstehende Behandlungen der Pulpen bzw. Cellulosebreie oder Papierbreie in der Cellulose- 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 Schwerkräften unterworfen wird, 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 Schwerkräften 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. Bekannt ist 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
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vorgesehen sein, um ein ausreichendes bzw. entsprechendes Fassungsvermögen zu erzielen, was sich in einer komplizierten Konstruktion äussert.
Es ist bekannt, Strömkanäle bei Siebvorrichtungen anzuwenden, die aus einer a d a orts- festen 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 innenseitig der Siebtrommel angeordnet ist. Zwischen diese Walzen wird die zu behandelnde Faserstoffsuspension 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 offenbar 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 entlastet. 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 eine Aufwirbel- bzw.
Verflüssigungszone vorgesehen ist, die einerseits durch die innere Fläche einer Siebtrommel, welche den Rotor bildet und aus einer Vielzahl benachbarter Ringe besteht, sowie durch die nach innen vorstehenden Seitenflächen von Stangen gebildet ist, welche Stangen dicht an der inneren Fläche der Siebtrommel angebracht sind, wobei die Stangen, die in Achsrichtung verlaufen und vorzugsweise dreieckigen Querschnitt aufweisen, mit dem Gehäuse verbunden sind, und anderseits durch die Aussenfläche des im Inneren der Siebtrommel angeordneten dreieckigen Rotorkernes gebildet ist.
Ein weiteres Erfindungsmerkmal besteht darin, dass an der den Rotor bildenden Siebtrommel aussenseitig axial gerichtete, dreieckige Stangen angeordnet sind, welche Stangen und die die Siebtrommel umgebende, mit axial gerichteten Rippen versehene Gehäusewand zusammen mit der
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und Auslass verbunden ist, sowie dass ein weiterer Auslass für den Ausschuss bzw. Abfall vorgesehen ist, welcher mit der weiteren Aufwirbel- bzw. Verflüssigungszone aussenseitig der Siebtrommel verbunden ist.
Die Erfindung ist im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben, welche eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung wiedergibt. Fig. l ist ein Längsschnitt der Vorrichtung und Fig. 2 gibt einen Schnitt längs der Linie 11-11 in Fig. l wieder.
Die Siebvorrichtung gemäss den Fig. l und 2 umfasst eine drehende Siebtrommel-50-, die aus mehreren benachbarten Ringen --51-- besteht, deren Querschnitt viereckig ist und welche Schlitze --52-- zwischen sich aufweisen. Stangen bzw. Stäbe --53-- von dreieckigem Querschnitt sind aussenseitig der Siebtrommel angeordnet und verbinden die Ringe miteinander. Rippen --54-- verbinden die Siebtrommel mit der Antriebswelle --55--. Ein dreieckiger Rotorkern --56-- ist auf der Innenseite der Siebtrommel angeordnet. Die Ecken --90-- des Rotorkernes --56-- bilden Vorsprünge, welche gegen die Siebtrommel vorstehen. Der Rotorkern --56-ist also mit der Antriebswelle verbunden. Auf diese Weise lassen sich die Teile-51 und 56-zusammen drehen.
Hauptsächlich dreieckige Stangen --57-- sind innenseitig bzw. auf der Innenseite der Siebtrommel angeordnet und liegen eng bzw. dicht an deren Fläche an. Die Kopfund die Bodenende der Stangen sind miteinander durch Ringe-58 und 59-- verbunden. Der Kopfring --59-- ist an der Siebvorrichtung befestigt, um die Stangen --57-- unbeweglich bzw.
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fest bzw. stationär zu halten. Messer --60-- zur Verhinderung eines Verstopfens der Siebtrommel sind an den Stangen angebracht. Die Siebtrommel ist von der Wand --61-- des Gehäuses umgeben, dessen Innenfläche dreieckige, axial gerichtete Rippen --62-- aufweist.
Die Siebvorrichtung besitzt einen Einlass --63-- für die zu behandelnde Faserstoffsuspension, einen Auslass --64--
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bzw. Verflüssigungszone --66-- zugespeist, welche durch die Innenfläche --68-- der Siebtrommel, die äussere Fläche --69-- des Rotors und die innenseitigen Flächen --91-- der Stangen --57-- gebildet sind. Die Faserstoffsuspension in der Aufwirbelzone --66-- wird durch den gemeinsamen Effekt des drehenden Rotors der drehenden Siebtrommel und die feststehenden Stangen --57-aufgewirbelt bzw. flüssiger gemacht.
Der Ausschuss fliesst durch die Schlitze in der Siebtrommel zu einem Zwischenraum aussenseitig der Siebtrommel, die eine weitere Aufwirbel- bzw. Verflüssigungszone --67-- bildet, wo der Ausschuss in einem aufgewirbelten Zustand zwischen der sich bewegenden Fläche der Siebtrommel und der feststehenden Fläche des
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--64-- entferntschafft.
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 betragen. Der Zwischenraum zwischen den Vorsprüngen in der Strömrichtung soll um 2 bis 50mal grösser sein als deren Höhe, vorzugsweise 5 bis 20mal. Die Geschwindigkeit der sich bewegenden
Fläche soll 5 bis 30 m/s, vorzugsweise über 10/s betragen. Die günstigste Geschwindigkeit ist ungefähr 20 m/s.
Der Kraftverbrauch der erfindungsgemässen Siebvorrichtung ist ungefähr 3 kWh/t 100% trocke- nes Pulver von einer Dichte von 12%, wobei dies in einer herkömmlichen Vorrichtung von 6 bis 7 kWh/t bei einer Dichte von 1, 5 bis 2% der Fall ist.
Es können jedoch 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 bzw. Siebvorrichtung 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 eine Aufwirbel- bzw. Verflüssigungszone (66) vorgesehen ist, die einerseits durch die innere Fläche (68) einer Siebtrommel, welche den Rotor bildet und aus einer Vielzahl benachbarter Ringe (51) besteht, sowie durch die nach innen vorstehenden Seitenflächen (91) von Stangen (57) gebildet ist, welche Stangen (57)
dicht an der inneren Fläche der Siebtrommel angebracht sind, wobei die Stangen (57), die in Achsrichtung verlaufen und vorzugsweise dreieckigen Querschnitt aufweisen, mit dem Gehäuse verbunden sind, und anderseits durch die Aussenfläche (69) des im Inneren der Siebtrommel angeordneten dreieckigen Rotorkernes (56) gebildet ist.