AT396753B - Filtervorrichtung - Google Patents

Description

AT396753B

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Filtern eines fibrösen Materials in einer flüssig«! Suspension, um das fibröse Material in einen Filtratteil und einen Rückstandsteil zu trennen, mit einem Filter, welches Öffnungen aufweist, um den Filtratteil des fibrösen Materials durchzulassen und den Rückstandsteil des fibrösen Materials zuriickzuhalten; mit einem Rotor, der sich entlang des Filters und von ihm durch einen Fluidkanal zwischen dem Rotor und dem Filter getrennt erstreckt; einem Einlaß, der mit dem Fluidkanal in Verbindung steht um das fibröse Material in flüssiger Suspension zum Fluidkanal zu leiten, mit einem Rückstandsauslaß, der in Längsrichtung Abstand vom Einlaß aufweist und mit dem Fluidkanal in Verbindung steht, um den von den Filteröffnungen zurückgehaltenen Teil auszubringen; mit einem Filtratauslaß, um den von den Filteröffnungen zugelassenen Filtratteil auszubringen.

Insbesondere betrifft die Erfindung das Filtern von Holzpülpe in einen Filtratteil und einen Rückstandsteil.

Derzeit bekannte Filtervorrichtungen umfassen die Filtervorrichtungen wie sie in der US-PS 3 363 759, ausgegeben am 16. Jänner 1968 für I. J. Clarke-Pounder unter "Filtervorrichtung mit drehbarm repulsierendem Teil"; US-PS 3 437 204, ausgegeben am 8. April 1969 für I. J. H. Clarke-Pounder unter dem Titel "Filtervorrichtung” und US-PS 3 586 172, ausgegeben am 22. Juni 1971 für Douglas L. G. Young unter dm Titel "Filtervorrichtung" geoffenbart sind.

Bei typischen Filtervorrichtungen, wie Filtervorrichtungen für Pülpe, gelangt die Piilpe in das Gehäuse und fließt durch einen kreisringförmigen Fluidkanal zwischen dem Rotor und dem Sieb. Der Filtratteil (und die Flüssigkeit) fließen durch Löcher oder Schlitze im Sieb. Der Rückstandsteil folgt dem Fluidkanal und wird schließlich durch den Rückstandsauslaß abgeführt Der Rückstandsteil umfaßt unakzeptierbares Material, wie Späne, Splitter und anderes Fremdmaterial in der Pülpe. Die Siebvorrichtung kann auch verwendet werden, um die Pülpesuspension zu fraktionieren, d. h. die Pülpesuspension in zwei Ausgangsströme zu teilen, von denen eine überwiegend die grobe und lange Faserfraktion und die andere überwiegend die kurze Faserfraktion aufweist

Der natürliche Effekt der Flußaufteilung und Fraktionierung ist, daß eine Eindickung im Fluidkanal zwischen dem Rotor und dem Sieb stattfindet Die Konsistenz des Pülpeschlamms nimmt progressiv vom einlaßseitigen Ende des Fluidkanals zum auslaßseitigen Ende des Fluidkanals zu. Ohne Verdünnung kann das Konsistenzverhältnis vom Auslaßende zum Einlaßende 5:1 erreichen.

Die Folgen der hohen Konsistenz schließen herabgesetzte Filterwirksamkeit und einen hohen Überlauf guter Fasern im Rückstandsstrom ein. Die herabgesetzte Filterwirksamkeit ist ein direktes Resultat der hohen Konsistenz und der langen Verweilzeit des fibrösen Materials, welches mit der hohen Konsistenz einhergeht.

Es ist äußerst wünschenswert und die Aufgabe der Erfindung, daß die Konsistenz über die Länge des FluidkanalS-jm Filterbereich konstant bleibt, um die Filtereffizienz zu optimieren. Die Erfindung betrifft eine verbesserte und neue Filtervorrichtung, die konstruiert ist, um über die Länge des Fluidkanals gleichmäßige Konsistenz, reduzierte Verweilzeit des Rückstandsstroms, geringeren Überlauf guter Fasern im Rückstandsstrom und erhöhte Filtereffizienz zu «zielen.

Dazu ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Fluidkanal, in Strömungsrichtung des fibrösen Materials gesehen, aus zwei Abschnitten besteht, daß der erste Abschnitt einen konstanten Querschnitt aufweist, daß der zweite Abschnitt einen größeren Querschnitt als der erste Abschnitt aufweist und daß ein Einlaß für Verdünnungsflüssigkeit mit dem zweiten Abschnitt in Fluidverbindung steht

Die erfindungsgemäß erreichte Zufuhr von Verdünnungsflüssigkeit zum Fluidkanal reduziert die Konsistenz der Suspension und erlaubt somit eine Reduktion des Überlaufens guter Fasan und eine Kontrolle da Gleichmäßigkeit der Konsistenz im Filterbereich.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, daß der Rotor koaxial innerhalb des Siebes angeordnet ist Dadurch unterstützt α die Filtertätigkeit auf bestmögliche Weise.

In einer Weiterbildung dieser Ausgestaltung ist vorgesehen, daß das Filter zylindrisch ist und daß der Rotor zwischen der Einbringungsstelle der fibrösen Flüssigkeit in Richtung des Rückstandsauslasses und bis zu einem vorbestimmten Punkt entsprechend dem Ende des ersten Abschnittes des Fluidkanals zylindrisch ist.

Diese Variante ist leicht herzustellen und schafft genau definierte Strömungsverhältnisse.

In einer Ausgestaltung der letztgenannten Variante ist die äußere Oberfläche des Rotors im Bereich des zweiten Abschnittes des Fluidkanals nach innen zur Achse des Rotors geneigt.

Dies erleichtert das Nachströmen der Verdünnungsflüssigkeit, ohne die Herstellung des Rotors zu kompliziaen.

In einer anderen Ausgestaltung weist der Rotor eine Schulter auf, die durch eine konische Oberfläche gebildet wird und daß die äußere Oberfläche des Rotors von der Schult« an im Boeich des zweiten Abschnittes des Fluidkanals nach innen zur Achse des Rotors geneigt ist

Dadurch wird die Strömung der Verdünnungsflüssigkeit genau definiert

In ein« andaen Variante ist vorgesehen, daß dem Ende des Fluidkanals Verdünnungsflüssigkeit zugeführt wird.

So wird erreicht, daß die Strömung der Verdünnungsflüssigkeit durch die Form des Fluidkanals bestimmt wird.

Eine andere Ausführungsform der eingangs definierten Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Filtern -2-

AT396 753B eines fibrösen Materials in einer flüssigen Suspension, um das fibröse Material in einen Filtratteil und einen Rückstandsteil zu trennen, mit einem Gehäuse, welches einen Suspensionseinlaß, einen Rückstandsauslaß unterhalb des Suspensionseinlasses und einen Filtratauslaß zwischen dem Suspensionseinlaß und dem Rückstandauslaß aufweist; einem kreisringförmigen Filter das oben offen ist, um mit einem Suspensionseinlaß S in Verbindung zu stehen und das einen offenen Boden aufweist, um mit dem Rückstandsauslaß in Verbindung zu stehen, wobei das Filter Öffnungen aufweist, durch die Filtrat gelangt und die mit dem Filtratauslaß in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rotor mit geschlossenem Kopfteil und offenem Bodenteil innerhalb des Filters angeordnet ist, daß der Rotor zumindest so lang ist wie das Sieb und von ihm durch einen kreisringförmigen Fluidkanal in radialer Richtung getrennt ist, wobei die radial äußere Oberfläche des Rotors 10 zylindrisch ist und vom geschlossenen Kopfteil bis zu einem in Längsrichtung Abstand dazu aufweisenden vorbestimmten Punkt den gleichen Durchmesser aufweist und wobei die radial äußere Oberfläche von diesem vorbestimmten Punkt zum offenen Rotorboden radial nach innen geneigt ist, so daß der kreisringförmige Fluidkanal eine kontinuierlich größer werdende Weite von diesem vorbestimmten Punkt bis zum Filterboden aufweist; und wobei ein Verdünnungsfüssigkeitseinlaß am Gehäuse unterhalb des Bodens des 15 kreisringförmigen Fluidkanals angeordnet ist, der mit diesem kreisringförmigen Fluidkanal in Verbindung steht.

Diese Ausföhrungsform entspricht einer besonders bevorzugten Variante.

Die Erfindung und ihre Vorteile werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert Dabei zeigt Fig. 1 eine Seitenansicht teilweise im Schnitt einer erfindungsgemäßen Filtervorrichtung; Fig. 2 ist 20 eine Seitenansicht teilweise im Schnitt einer anderen Ausführungsform, die eine andere Rotorkonstruktion zeigt, und Fig. 3 ist eine Darstellung der Oberflächenanordnung der äußeren Rotoroberfläche. In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Nummern bezeichnet

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, weist die Filtervorrichtung ein Druckgehäuse (10) auf, welches einen abnehmbaren Druckdeckel (12) besitzt Eine Einlaßkammer (14) ist im oberen Bereich des Gehäuses (10) 25 vorgesehen, ein Suspensionseinlaß (16) ist vorgesehen, um fibröses Material - flüssige Suspension, wie Holzpülpe in die Einlaßkammer (14) einzubringen. Eine Schwermaterialfalle (18) ist mit der Kammer (14) verbunden, um das durch die Zentrifugalkraft an den Rand der Einlaßkammer (14) gebrachte Material zu entfernen.

Ein festmontiertes kreisringförmiges Filter (20) mit einem offenen oberen Ende (21) steht in 30 Flüssigkeitsverbindung mit dem Suspensionseinlaß (16) über der Einlaßkammer (14). Die Wände des kreisringförmigen Filters (20) weisen radialen Abstand zum Gehäuse (10) auf, um kreisringförmige Durchgangskammem (22) außerhalb des Elters (20) zu bilden. Ein tangential angeordneter Durchgangsauslaß (24) ist angeordnet, um Huid unter wesentlichem Druck äbziehen zu können. Wenn es gewünscht ist, kann der Auslaß (24) radial vorgesehen sein. Der Auslaß (24) ist mit der Durchgangskammer (22) verbunden. 35 Das feste Filter (20) kann die für Feinfiltrationen übliche Form aufweisen, d. h. es kann kreisringförmige Löcher haben, oder vom Schlitztyp sein.

Unterhalb des kreisringförmigen Siebes (20) ist eine kreisringförmige Rückhaltekammer (26) in Verbindung mit der Innenseite des kreisringförmigen Filters (20) angeordnet. Ein Rückhalteauslaß (28) steht in Verbindung mit der Rückhaltekammer (26), um das zurückgehaltene Material aus dem Gehäuse (10) zu 40 entfernen. Ein Rotor (30) mit einem geschlossenen Kopfteil (32) und offenem Boden ist koaxial im kreisringförmigen Filter (20) angeordnet. In der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist der Rotor (30) etwas länger als das kreisringförmige Filter (20), wobei sowohl der Kopfteil aus auch der Bodenteil des Rotors (30) etwas über den Kopfbzw. Boden des Filters (20) ragen.

Die äußere Oberfläche der zylindrischen Rotorwand (38) ist radial innerhalb des Filters (20) mit Abstand 45 vorgesehen, um einen kreisringförmigen Fluidkanal (40) zu bilden.

Der Oberteil des Rotors (30) ist zylindrisch. Die äußere Oberfläche (39) ist konzentrisch zum Filter (20). Damit ist die Breite des Fluidkanals (40) vom Kopf (32) des Filters (20) bis zu einem vorbestimmten Punkt (42) konstant Die Breite des Fluidkanals bis zum Punkt (42) muß jedoch nicht konstant sein, beispielsweise kann der Ruidkanal sich bis zum Punkt (42) verjüngen. 50 Die äußere Oberfläche (44), die sich vom vorbestimmten Punkt (42) zum Boden des Rotors (30) erstreckt, ist schräg angeordnet. Die schräge Oberfläche (44) astreckt sich vom Punkt (42) in Richtung zum Rotorboden radial nach innen. Damit wird die Breite des kreisringförmigen Fluidkanals (40) vom vorbestimmten Punkt (42) zum Filterboden kontinuierlich größer.

Ein Verdünnungsflüssigkeitseinlaß (46) ist im Gehäuse (10) vorgesehen. Der Verdünnungsflüssigkeits-55 einlaß (46) ist in Längsrichtung unter dem Boden des kreisringförmigen Ruidkanals (40) angeordnet und steht in Verbindung mit dem Kanal über die Rückhaltekammer (26).

Wie aus Fig. 1 und 3 ersichtlich, sind die Rotoraußenoberflächen mit einer Serie von Erhöhungen und Vertiefungen versehen. Die Vertiefungen (50) entlang der äußeren zylindrischen Oberfläche (39) und die Vertiefungen (52) entlang der geneigten äußeren Oberfläche (44) weisen alle in etwa dieselbe Tiefe auf. 60 Die Erhöhungen (54) der zylindrischen Außenfläche (39) weisen die gleiche Höhe auf wie die Spitzen da Erhöhungen im selben Abstand vom Filter (20).

Die Funktion der Vertiefungen (50) und (52) ist, die Pülpe in Tangentialrichtung zu beschleunigen, um eine -3-

Claims (7)

1. AT396753B tangentiale Geschwindigkeit aufrechtzuerhalten und die Piilpe zu entflocken, damit die Fasern unabhängig voneinander agieren. Die Funktion der Erhebungen (54) ist, negativ gerichtete Flüsse mit hohen Amplituden zu erzeugen, die die Filteröffnungen vom Verstopfen und Verlegen bewahren. Um eine genügend hohe Amplitude zum Verhindern 5 des Verstppfens zu erreichen, ist es notwendig, daß die Spitzen der Erhebungen genügend nahe der inneren Oberfläche des Filters (20) sind, wobei die Erhebungen die Innenseite des Filters nicht berühren dürfen. Daher sind die Erhebungen (56), die von der geneigten Oberfläche (44) radial nach außen gerichtet sind, in radialer Richtung größer als die Erhebungen (54) an der Außenseite der zylindrischen Oberfläche (39). Daher sind die Spitzen der Erhebungen (56) sehr nahe an der Innenseite des Filters (20). Der Abstand der Spitzen der 10 Erhebungen (56) vom Filter ist in etwa der gleiche wie der Abstand der Spitzen der Erhebungen (54) vom Filter. In der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform weist der Rotor (60) eine Schulter auf, die von einer nach unten geneigten kreisringförmigen Oberfläche (62) gebildet wird, die die äußere Oberfläche (66) mit der geneigten äußeren Oberfläche (64) des Rotors verbindet. Die Breite des Kanals (70) ist vom Suspensionseinlaß 15 bis zur Schulter (62) konstant; die Breite des Kanals (70) unterhalb der Schulter (62) nimmt von der Schulter (62) zum Boden des Siebes zu. Die Erhebungen (74), die auf der geneigten Oberfläche (64) des Rotors (60) angeordnet sind und die Erhebungen (76) am Abschnitt mit dem größeren Durchmesser des Rotors sind jeweils so dimensioniert, daß die Spitzen aller Erhebungen des Rotors von der Innenseite des zylindrischen Siebes gleichen Abstand haben. 20 Die Vertiefungen (78) in der äußeren Oberfläche (66) und die Vertiefungen (80) in der Außenwand (64) haben alle in etwa die selbe Tiefe. Im Betrieb wird wie aus Fig. 1 ersichtlich, die Suspension eines fibrösen Materials in einer Füssigkeit durch den Suspensionseinlaß (16) und den Fluidkanal (40) eingebracht und gelangt zum Rückhalteauslaß (28). Das Durchgangsmaterial gelangt durch Öffnungen im Filter (20) und durch den Durchgangsauslaß (24) nach außen. 25 Das Rückhaltematerial fließt zur Gänze durch den Fluidkanal (40), die Rückhaltekammer (26) und den Rückhalteauslaß (28). Eine Verdünnungsflüssigkeit wird durch den Verdünngungseinlaß (46) der Rückhaltekammer (26) zugeführt und fließt im allgemeinen in den breiteren Teil des Fluidkanals (40). Die Wirkung dieser Verdünnungsflüssigkeit setzt die Konsistenz der Suspension im unteren Teil des Fluidkanals (40) herab und 30 trägt Fasern im Fluidkanal nach oben. Der Verdünnungseffekt wird so gewählt, daß die Änderung der Konsistenz über die gesamte Länge des Fluidkanals (40) ein Minimum wird. Die geneigte Rotoroberfläche hat eine Pumpwirkung und unterstützt das Fließen der Verdünnungsflüssigkeit vom Rückhalteende zum Einlaßende-des Fluidkanals (40), wodurch die natürliche Eindickung der Suspension während des Filtems teilweise oder zur Gänze verhindert wird. 35 Es ist wichtig, daß die Verdünnungsflüssigkeit sich mit der Suspension im Fluidkanal (40) mischt und nicht direkt und unmittelbar durch die Öfnungen des Filters (20) gelangt. Der Punkt (42) des Rotors (30) muß sorgfältig gewählt werden, so daß die Verdünnungsflüssigkeit zum Teil tangential zur Oberfläche (44) des Rotors läuft, in einer im allgemeinen entgegengesetzt verlaufenden Richtung zum axial nach unten gerichteten Fließen der Suspension, wodurch das Mischen der Verdünnungsflüssigkeit mit der Suspension verbessert wird. 40 Der Betrieb der Ausführungsform gemäß Hg. 2 ist ähnlich dem Betrieb der Ausführungsform gemäß Fig. 1. Die Verdünnungsflüssigkeit gelangt durch den Verdünnungseinlaß (46) in den breiteren Teil des Fluidkanals (70) und mischt sich mit der vom oberen Teil des Fluidkanals (70) kommenden Suspension, wodurch die natürliche Änderung der Konsistenz der Suspension über die Länge des Durchganges (70) gesteuert wird. 45 PATENTANSPRÜCHE 50 1. Vorrichtung zum Filtern eines fibrösen Materials in einer flüssigen Suspension, um das fibröse Material in einem Filtratteil und einem Rückstandsteil zu trennen, mit einem Filter, welches Öffnungen aufweist, um den 55 Filtratteil des fibrösen .Materials durchzulassen und den Rückstandsteil des fibrösen Materials zurückzuhalten; mit einem Rotor, der sich entlang des Filters und von ihm durch einen Fluidkanal zwischen dem Rotor und dem Filter getrennt erstreckt; einen Einlaß, der mit dem Fluidkanal in Verbindung steht, um das fibröse Material in flüssiger Suspension zum Fluidkanal zu leiten, mit einem Rückstandsauslaß, der in Längsrichtung Abstand vom Einlaß aufweist und mit dem Fluidkanal in Verbindung steht, um den von den 60 Filteröffnungen zurückgehaltenen Teil auszubringen; mit einem Filtratauslaß, um den von den Filteröffnungen zugelassenen Filtratteil auszubringen, dadurch gekennzeichnet, daß der Fluidkanal (40,70), in Strömungsrichtung des fibrösen Materials gesehen, aus zwei Abschnitten besteht, daß der erste -4- AT396753B Abschnitt einen konstanten Querschnitt aufweist, daß der zweite Abschnitt einen größeren Querschnitt als der erste Abschnitt aufweist und daß ein Einlaß (46) für Verdiinnungsflüssigkeit mit dem zweiten Abschnitt in Fluidverbindung steht.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (30, 60) koaxial innerhalb des Siebes (20) angeordnet ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (20) zylindrisch ist und daß der Rotor (30,60) zwischen der Einbringungsstelle der fibrösen Flüssigkeit in Richtung des Rückstandsauslasses 10 und bis zu einem vorbestimmten Punkt (42) entsprechend dem Ende des ersten Abschnittes des Fluidkanals (40,70) zylindrisch ist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Oberfläche des Rotors (30,60) im Bereich des zweiten Abschnittes des Fluidkanals (40,70) nach innen zur Achse des Rotors geneigt ist. 15
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (60) eine Schulter (62) aufweist, die durch eine konische Oberfläche gebildet wird und daß die äußere Oberfläche des Rotors (30,60) von der Schulter an im Bereich des zweiten Abschnittes des Fluidkanals (40, 70) nach innen zur Achse des Rotors geneigt ist 20
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ende des Fluidkanals (40, 70) Verdünnungsflüssigkeit zuführbar ist.
7. 7. Vorrichtung zum Filtern eines fibrösen Materials in einer flüssigen Suspension, um das fibröse Material in 25 einen Filtratteil und einen Rückstandsteil zu trennen, mit einem Gehäuse, welches einen Suspensionseinlaß, einen Rückstandsauslaß unterhalb des Suspensionseinlasses und einen Filtratauslaß zwischen dem Suspensionseinlaß und dem Rückstandsauslaß aufweist; einem kreisringförmigen Filter, das oben offen ist, um mit einem Suspensionseinlaß in Verbindung zu stehen, und das einen offenen Boden aufweist, um mit dem Rückstandsauslaß in Verbindung zu stehen, wobei das Filter Öffnungen auf weist, durch die Filtrat gelangt und 30 die mit dem Filtratauslaß in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rotor (30, 60) mit geschlossenem Kopfteil und offenem Bodenteil innerhalb des Filters angeordnet ist, daß der Rotor zumindest so lang ist wie das Sieb (20) und von ihm durch einen kreisringförmigen Fluidkanal (40, 70) in radialer Richtung getrennt ist, wobei die radial äußere Oberfläche des Rotors (30, 60) zylindrisch ist und vom geschlossenen kopfteil bis zu einem in Längsrichtung Abstand dazu aufweisend«! vorbestimmten Punkt (42) 35 den gleichen Durchmesser aufweist und wobei die radial äußere Oberfläche von diesem vorbestimmten Punkt zum offenen Rotorboden radial nach innen geneigt ist, so daß der kreisringförmige Fluidkanal eine kontinuierlich größer werdende Weite von diesem vorbestimmten Punkt (42) bis zum Filterboden aufweist; und wobei ein Verdünnungsflüssigkeitseinlaß (46) am Gehäuse unterhalb des Bodens des kreisringförmigen Fluidkanals (40,70) angeordnet ist, der mit diesem kreisringförmigen Fluidkanal in Verbindung steht 40 Hiezu 3 Blatt Zeichnungen 45 -5-