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Die Erfindung betrifft einen Sortierer zur Reinigung einer Faserstoffsuspension mit einem Ro- tor, einem feststehenden zylindrischen Siebkorb und einem ausserhalb angeordneten Akzeptraum sowie einem Rejektauslass, wobei die Faserstoffsuspension in den Innenraum des Siebkorbes zugeführt wird.
Sortierer sind in der Papierindustrie eingesetzte Maschinen zur Reinigung einer Stoffsuspensi- on, die aus Wasser, Faserstoffen und Schmutzpartikeln besteht. Dabei wird ein Zulaufstrom über eine Siebvorrichtung geführt, wobei der Akzeptstrom, bestehend aus Wasser und Fasern, durch das Sieb hindurchströmt. Ein Teilstrom, genannt Rejektstrom, bestehend aus Wasser, Fasern und Schmutzstoffen, wird im allgemeinen an dem dem Zulaufstrom gegenüberliegenden Ende abgezo- gen. Im allgemeinen ist ein derartiger Sortierer rotationssymmetrisch ausgeführt und besteht aus einem Gehäuse mit einem tangential angeordneten Zulauf, einem zylindrischen Siebkorb, meist mit Löchern oder senkrechten Schlitzen versehen und einem sich drehenden Rotor Die Aufgabe des Rotors besteht in der Freihaltung der Siebschlitze, was durch knapp an der Sieboberfläche rotie- rende Flügel erreicht wird.
Der Akzeptstrom wird in einem sogenannten Akzeptraum, der oft ko- nisch ausgeführt ist, gesammelt und an einer Stelle radial abgezogen. Der Rejekt-Strom wird im allgemeinen an der dem Zulauf gegenüberliegenden Seite des Siebkorbes in einem meist ringför- migen Rejektraum geführt und aus diesem tangential abgezogen. Ein derartiger Sortierer ist z.B. aus der US 4,268,381 A bekannt. Der Nachteil dieser Sortiermaschinen besteht darin, dass durch einen relativ gross ausgeführten Rejektraum die Gefahr des Verstopfens bei geringen Strömungs- geschwindigkeiten auftritt. Weiters tritt eine ungleichmässige Anströmung des Siebkorbes sowie ungleichmässige Strömungsbedingungen im Akzeptraum, speziell im Bereich des Gutstoffaustritts.
Weiters beschreibt die WO 91/19852 A1 (SUNDS) einen Sortierer, bei dem die Faserstoffsus- pension von unten mittig zugeführt. Sie sieht jedoch ein rotierendes inneres Zulaufrohr und zwei konzentrische Siebkörbe vor. Die DE 39 17 151 A1 (Kamyr) beschreibt eine Vorrichtung zum Sieben, wobei zwei Siebabschnitte horizontal hintereinandergeschaltet sind. Es treten eine Reihe von Strömungsumlenkungen auf, die zu Strömungsverlusten führen. Auch ist die Zugänglichkeit für eine Reinigung praktisch nicht gegeben. Die EP 0 795 641 A1 (AIKAWA IRON WORKS) ist grund- sätzlich anders aufgebaut. Hier wird die Suspension dem Sieb von aussen zugeführt und aus dem Inneren abgezogen. Es sind mehrere konzentrische Siebe vorgesehen. Hier wird der erste Sieb- korb (und in weiterer Folge auch die übrigen Siebkörbe) sehr ungleichmässig angeströmt, was zu grossen Strömungsverlusten führt.
Auch kann die Reinigung der Faserstoffsuspension nicht im optimalen Ausmass erreicht werden. Die US 4 911828 A (Musselmann) beschreibt einen Sortier- und Waschapparat für Faserstoffsuspensionen. Hier wird in einer ersten Stufe eine Sortierung, in einer zweiten Stufe eine Wäsche und in einer dritten Stufe eine Entwässerung vorgenommen. Es ist hier keine Vorsortierung vor einer Hauptsortierung vorgesehen.
Ziel der Erfindung ist es daher, eine Verbesserung der Strömungsverhältnisse im Sortierer zu schaffen, um damit eine Verringerung der eingesetzten Energie bei gesteigerter Produktion und Schmutzabscheidung zu erreichen.
Die Erfindung ist daher dadurch gekennzeichnet, im oberen Bereich des Sortierers, dem Zu- laufbereich der Faserstoffsuspension, ein Vorsortierbereich vorgesehen ist, der einen zusätzlichen Siebkorb aufweist. Dadurch kann in einer einzelnen Maschine eine bessere Abscheidung erreicht werden.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der zusätzliche Siebkorb mit dem Rotor des Vorsortierbereiches mitrotiert, wobei der Siebkorb auch feststehend ausgebildet sein kann.
Eine günstige Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass im Vorsortierbe- reich rotierende Flügel vorgesehen sind, wobei die Flügel im Zulaufstrom oder im Akzeptstrom angeordnet sein können.
Die Erfindung wird nun im folgenden an Hand der Zeichnungen beispielhaft beschrieben, wo bei Fig. 1 eine Ausgestaltung der Erfindung mit einem Bereich für eine integrierte Vorsortierung, Fig. 2 eine weitere Ausgestaltung der Erfindung, Fig. 3 eine alternative Ausgestaltung der Erfin- dung, Fig. 4 eine Ausführung einer Doppelmaschine, Fig. 5 ein Diagramm der Abhängigkeit der spezifischen Energie zur Siebdurchströmung und Fig. 6 ein Diagramm der Schmutzpunktreduktion zur Siebdurchströmung darstellt.
Fig. 1 zeigt nun den oberen Teil eines Sortierers 1 mit einer integrierten Vorsortierung. Hierbei
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wird dem Sortierer 1 über den Zulaufstutzen 2 die Faserstoffsuspension zugeführt. Um im Bereich der Vorsortierung eine Schwerteilabscheidung durchzuführen, ist im oberen Bereich des Sortierers
1 ein Vorsortierbereich 10 vorgesehen, in den die Suspension durch ein Sieb 11 hindurchtritt.
Damit können spezifisch schwere Teile und grossflächige Verunreinigungen, die aus verschmutzten bzw. hoch verschmutzten Faserstoffen resultieren, gut entfernt werden. Ausserhalb des Siebes 11 läuft ein Rotor 12 mit, der mit dem Rotor 4 über einen Fortsatz 13 verbunden ist. Bei einer alterna- tiven Ausführung kann der Rotor auch innerhalb des Siebes laufen. Die Schwerteile verlassen den Vorsortierbereich durch einen Stutzen 14. Der Rotor 12 kann im Vorsortierbereich 10 sowohl im Zulaufstrom (wie dargestellt) oder auch im Akzeptstrom, der dann einer weiteren Feinsortierung im unteren Bereich des Sortierers 1 zugeführt wird, laufen. Läuft der Rotor 12 im Zulaufstrom, so werden durch die rotierenden Reinigungsflügel des Rotors 12 die stark abrasiv wirkenden Schwer- teile abgehalten auf der Oberfläche des Siebes 11aufzuschlagen und diese zu beschädigen.
Hiebei werden die spezifisch schweren Teile nach aussen zentrifugiert. Damit wird einerseits ei- ne längere Standzeit der Siebkörbe im Vorsortierbereich erzielt, anderseits wird durch die gezielte Barriere mittels Vorsortierkorb eine nachhaltige Abhaltung von Schwerteilen im zentrifugalen Nachsortierbereich erreicht. Dies bewirkt, dass die Rotoren, da sie im Gutstoff der ersten Stufe rotieren, länger an den Anlaufkanten belastet werden, eine geringere Abrasion und Energieauf- nahme aufweisen und damit näher zur Sieboberfläche des Siebes 5 angestellt werden können, ohne dass Beschädigungen des Rotors oder der Sieboberfläche ausgelöst werden. Die getrennte Abführung von groben und kleineren Verunreinigungen führt zur Leistungssteigerungen (Durchsatz und Effektivitätssteigerung) gegenüber herkömmlichen Sortiermaschinen.
Für hohe Produktions- leistungen kann auch diese Variante mit einem Doppelkegelrotor ausgeführt werden.
Fig. 2 zeigt einen Sortierer 1, dem durch einen Zulaufstutzen 2 eine Faserstoffsuspension zur Reinigung zugeführt wird. Im Bereich des Zulaufes ist ein Einbau 3 vorgesehen, der hier als Kegel- stumpf dargestellt ist. Die "Spitze" des Kegelstumpfes weist hier in Richtung des Rotors 4. Zur optimalen Umlenkung beträgt der Flankenwinkel a des Kegelstumpfes zwischen 10 und 60 . Die Faserstoffsuspension tritt in den Raum zwischen Rotor 4 und Sieb 5 ein und wird durch das Sieb hindurch in den Akzeptraum 6 gefördert. Das Gehäuse des Akzeptraumes ist doppelkonisch aus- geführt, d. h., das Gehäuse verjüngt sich etwa ab der Oberkante des Akzeptauslasses 7 konisch zum Rejektraum hin, wobei der Winkel des Akzeptraumes für eine gleichbleibende Strömungsge- schwindigkeit bei angenommener gleichförmiger Ausströmung durch das Sieb ausgelegt ist.
Der Rotor 4 des Sortierers 1 ist dabei für eine gleichmässige Siebanströmung, die ein geringes Eindickverhalten über der Siebhöhe bedingt, ausgelegt. Er weist die Form einer Parabel auf, so dass die axiale Strömungsgeschwindigkeit innerhalb des Siebkorbes bei angenommener gleichför- miger Ausströmung durch das Sieb konstant bleibt. Alternativ kann die Form des Rotors auch uber eine Konusform angenähert werden.
Um das Rejekt entsprechend abführen zu können, wird der Rejektraum derart ausgestaltet, dass Strömungsgeschwindigkeiten grösser 2,5 m/ sek mit oder ohne zusätzlicher Einbringung von Rührenergie durch den Rotor vorliegen. Dadurch wird eine Verstopfung praktisch vermieden.
Fig. 3 zeigt eine analoge Anordnung eines Sortierers 1, wobei hier der Zulaufstutzen 2 so an- geordnet ist, dass die Suspension parallel zur Wand des Kegelstumpfes 3 zugeführt wird. Dadurch kann der Energieverlust, der sonst bei Strömungsumlenkung vorhanden ist, vermieden werden.
Fig. 4 zeigt die Ausführung einer Topmaschine, wie sie für hohe Produktionsleistungen ausge- führt wird. Dabei wird der Rotor z.B. als Doppelparabel-Rotor 4,4' oder Doppelkegelrotor ausge- führt. Auch der Rejektabzug 8, 8' und der Siebkorb 5, 5' ist in zweifacher Ausfertigung vorgesehen.
Auch hier ist der Akzeptraum 6, 6' doppelkonisch ausgeführt, d. h. wiederum, dass sich das Gehäu- se ca. von der Oberkante des Akzeptauslasses zum Rejektraum hin konisch verjüngt. Die Stoff- suspension wird hier wiederum über den Zufuhrstutzen 2 zugeführt und in der dargestellten Aus- führungsform axial durch den Rotor geführt. Bei dieser Art der Anströmung ist der antriebsseitige Rotorteil 4 in der Höhe L1 gleich oder grösser als der an- und durchgeströmte, der Antriebsseite abgewandte Rotorteil 4' mit der Höhe L2. Die Suspension tritt im mittleren Bereich durch Öffnungen 9 aus dem durchströmten Rotorteil 4' aus und wird hier in beide Richtungen verteilt. Sie tritt wie bei einem einfachen Sortierer durch den Siebkorb 5,5' hindurch in den Akzeptraum 6, 6', der hier ebenfalls doppelkonisch ausgeführt ist.
Das Rejekt strömt sowohl nach oben als auch nach unten und wird hier in einem Rejektraum 8,8' aus der Maschine abgeführt. Bei einer anderen Aus-
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führungsform kann der Zulauf auch mittig von einer Seite her erfolgen. Der Akzeptauslass kann entweder zweifach, d. h. oben (7') bzw. unten (7) oder auch einfach mittig angebracht sein Die Sortiermaschine kann dabei auch in liegender Form ausgeführt werden.
Fig 5 zeigt das Diagramm des Energiebedarfs über die Siebdurchströmung, wobei hier eine Kurve für bisherige Sortierer und eine Kurve für den Sortierer gemäss der Erfindung mit einem kegeligen Einbau im Zulaufraum dargestellt ist.
In Fig. 6 ist die Schmutzpunktreduktion über der Siebdurchströmung dargestellt. Hier ist er- kennbar, dass durch einen kegeligen Einbau im Zulaufraum auch die Schmutzpunktreduktion we- sentlich erhöht werden konnte, bei gleichzeitiger Senkung des spezifischen Energiebedarfs.
PATENTANSPRÜCHE:
1. Sortierer zur Reinigung einer Faserstoffsuspension mit einem Rotor, einem feststehenden zylindrischen Siebkorb und einem ausserhalb angeordneten Akzeptraum sowie einem Re- jektauslass, wobei die Faserstoffsuspension in den Innenraum des Siebkorbes zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass im oberen Bereich des Sortierers (1), dem Zulaufbe- reich der Faserstoffsuspension, ein Vorsortierbereich (10) vorgesehen ist, der einen zu- sätzlichen Siebkorb (11) aufweist.
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The invention relates to a sorter for cleaning a fiber suspension with a rotor, a fixed cylindrical screen basket and an acceptance space arranged outside as well as a reject outlet, the fiber suspension being fed into the interior of the screen basket.
Sorters are machines used in the paper industry to clean a material suspension consisting of water, fibrous materials and dirt particles. An inlet flow is passed through a sieve device, the acceptance flow, consisting of water and fibers, flowing through the sieve. A partial stream, called reject stream, consisting of water, fibers and contaminants, is generally withdrawn at the end opposite the inlet stream. In general, such a sorter is designed to be rotationally symmetrical and consists of a housing with a tangentially arranged inlet, a cylindrical strainer basket, usually provided with holes or vertical slots and a rotating rotor The task of the rotor is to keep the screen slots free, which is achieved by blades rotating just below the screen surface.
The acceptance stream is collected in a so-called acceptance room, which is often conical, and is subtracted radially at one point. The reject flow is generally conducted on the side of the strainer basket opposite the inlet in a mostly ring-shaped reject space and is drawn off tangentially from this. Such a sorter is e.g. known from US 4,268,381 A. The disadvantage of these sorting machines is that a relatively large reject space creates the risk of clogging at low flow speeds. There is also an uneven flow to the screen basket and uneven flow conditions in the acceptance room, especially in the area of the accept material outlet.
Furthermore, WO 91/19852 A1 (SUNDS) describes a sorter in which the fiber suspension is fed from the center in the bottom. However, it provides a rotating inner inlet pipe and two concentric strainer baskets. DE 39 17 151 A1 (Kamyr) describes a device for sieving, with two sieve sections being connected in series horizontally. A number of flow diversions occur which lead to flow losses. There is practically no access to cleaning. EP 0 795 641 A1 (AIKAWA IRON WORKS) is fundamentally different. Here the suspension is fed to the screen from the outside and withdrawn from the inside. Several concentric screens are provided. The first strainer basket (and subsequently the other strainer baskets) is subjected to a very uneven flow, which leads to large flow losses.
The cleaning of the fiber suspension cannot be achieved to the optimum extent. US 4 911828 A (Musselmann) describes a sorting and washing apparatus for fiber suspensions. Sorting is carried out in a first stage, washing in a second stage and dewatering in a third stage. There is no pre-sorting before a main sorting.
The aim of the invention is therefore to provide an improvement in the flow conditions in the sorter, in order to achieve a reduction in the energy used with increased production and dirt separation.
The invention is therefore characterized in that a pre-sorting area is provided in the upper area of the sorter, the inlet area of the fiber suspension, which has an additional screen basket. This enables better separation to be achieved in a single machine.
An advantageous further development of the invention is characterized in that the additional screen basket also rotates with the rotor of the presorting area, wherein the screen basket can also be designed to be stationary.
A favorable embodiment of the invention is characterized in that rotating blades are provided in the pre-sorting area, wherein the blades can be arranged in the feed stream or in the acceptance stream.
The invention will now be described by way of example with reference to the drawings, in which FIG. 1 shows an embodiment of the invention with an area for integrated presorting, FIG. 2 shows another embodiment of the invention, FIG. 3 shows an alternative embodiment of the invention, 4 shows an embodiment of a double machine, FIG. 5 shows a diagram of the dependence of the specific energy for the flow through the sieve, and FIG. 6 shows a diagram of the reduction in dirt point for the flow through the sieve.
Fig. 1 now shows the upper part of a sorter 1 with an integrated pre-sorting. in this connection
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the fiber suspension is fed to the sorter 1 via the inlet connection 2. In order to carry out a heavy part separation in the pre-sorting area, the sorter is in the upper area
1, a pre-sorting area 10 is provided, into which the suspension passes through a sieve 11.
In this way, specifically heavy parts and large-area contaminations resulting from soiled or highly soiled fiber materials can be removed easily. Outside the sieve 11, a rotor 12 runs along, which is connected to the rotor 4 via an extension 13. In an alternative design, the rotor can also run within the sieve. The heavy parts leave the pre-sorting area through a nozzle 14. The rotor 12 can run in the pre-sorting area 10 both in the feed stream (as shown) or in the acceptance stream, which is then fed to a further fine sorting in the lower area of the sorter 1. If the rotor 12 runs in the feed stream, the rotating abrasive blades of the rotor 12 prevent the heavily abrasive heavy parts from striking the surface of the sieve 11 and damaging them.
The specifically heavy parts are centrifuged outwards. On the one hand, this results in a longer service life of the screen baskets in the pre-sorting area, and on the other hand, the targeted barrier by means of a pre-sorting basket ensures that heavy parts are kept in the centrifugal re-sorting area. This has the effect that the rotors, since they rotate in the accept material of the first stage, are subjected to longer loads at the leading edges, have less abrasion and energy absorption and can therefore be brought closer to the sieve surface of the sieve 5 without damage to the rotor or the Screen surface are triggered. The separate removal of coarse and small impurities leads to increased performance (throughput and increased effectiveness) compared to conventional sorting machines.
For high production outputs, this variant can also be implemented with a double-cone rotor.
FIG. 2 shows a sorter 1, to which a fiber suspension is fed through an inlet connection 2 for cleaning. An installation 3 is provided in the area of the inlet, which is shown here as a truncated cone. The "tip" of the truncated cone points in the direction of the rotor 4. For optimum deflection, the flank angle α of the truncated cone is between 10 and 60. The fiber suspension enters the space between rotor 4 and sieve 5 and is conveyed through the sieve into acceptance room 6. The housing of the acceptance room is double-conical. that is, the housing tapers approximately from the upper edge of the acceptance outlet 7 towards the reject space, the angle of the acceptance space being designed for a constant flow speed with an assumed uniform outflow through the sieve.
The rotor 4 of the sorter 1 is designed for a uniform flow against the screen, which requires a low thickening behavior above the screen height. It has the shape of a parabola, so that the axial flow velocity within the strainer basket is assumed to be constant when the flow through the strainer is assumed to be uniform. Alternatively, the shape of the rotor can also be approximated using a cone shape.
In order to be able to discharge the reject accordingly, the reject space is designed in such a way that flow velocities greater than 2.5 m / sec are present with or without additional stirring energy being introduced by the rotor. This practically prevents constipation.
FIG. 3 shows an analogous arrangement of a sorter 1, in which case the inlet connection 2 is arranged such that the suspension is fed parallel to the wall of the truncated cone 3. As a result, the energy loss that is otherwise present when the flow is deflected can be avoided.
4 shows the design of a top machine as it is designed for high production outputs. The rotor is e.g. designed as a double parabola rotor 4,4 'or double cone rotor. The reject hood 8, 8 'and the screen basket 5, 5' are also provided in duplicate.
Here too, the acceptance room 6, 6 'is double-conical, i. H. again, that the housing tapers approximately from the top edge of the acceptance outlet to the reject space. The stock suspension is in turn fed through the feed pipe 2 and, in the embodiment shown, is guided axially through the rotor. In this type of inflow, the drive-side rotor part 4 with the height L1 is equal to or greater than the rotor part 4 ′ with the height L2 that flows in and through and faces away from the drive side. The suspension emerges in the central region through openings 9 from the rotor part 4 ′ through which it flows and is distributed here in both directions. As in the case of a simple sorter, it passes through the sieve basket 5.5 'into the acceptance room 6, 6', which is likewise double-conical here.
The reject flows both upwards and downwards and is discharged from the machine in a reject chamber 8,8 '. With another exit
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In the embodiment, the inlet can also take place centrally from one side. The accept outlet can either be double, i.e. H. Above (7 ') or below (7) or simply attached in the middle. The sorting machine can also be carried out in a lying position.
5 shows the diagram of the energy requirement over the sieve flow, a curve for previous sorters and a curve for the sorter according to the invention with a conical installation in the inlet space being shown here.
In Fig. 6 the dirt spot reduction over the sieve flow is shown. It can be seen here that a conical installation in the inlet space also significantly reduced the dirt point, while at the same time reducing the specific energy requirement.
CLAIMS:
1. Sorter for cleaning a fiber suspension with a rotor, a fixed cylindrical screen basket and an acceptance room arranged outside as well as a reject outlet, the fiber suspension being fed into the interior of the screen basket, characterized in that in the upper area of the sorter (1), a presorting area (10) is provided in the feed area of the fiber suspension, which has an additional screen basket (11).