CH354424A - Verfahren zur Förderung und Homogenisierung von dickstoffhaltigen Flüssigkeiten mittels einer Zentrifugalpumpe, Zentrilfugalpumpe zur Durchführung dieses Verfahrens und Anwendung dieses Verfahrens - Google Patents

Description

  
 



   Verfahren zur Förderung und Homogenisierung von dickstoffhaltigen Flüssigkeiten mittels einer Zentrifugalpumpe, Zentrifugalpumpe zur Durchführung dieses Verfahrens und Anwendung dieses Verfahrens
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Förderung und Homogenisierung von Dickstoffe, insbesondere Fasermaterial, enthaltenden Flüssigkeiten mittels einer Zentrifugalpumpe unter Vermeidung von Verstopfungen in der Pumpe. Dieses Problem stellt sich z. B. bei der Förderung von gebleichtem Zellstoff aus Bleichtürmen, Kochern oder dergleichen Apparaturen. Es stellt sich dabei z. B. die Aufgabe, einen in einer Konzentration von rund   11 01o    aus dem Bleichturm kommenden Zellstoff vorerst auf 30/0 zu verdünnen, dann mittels einer Zentrifugalpumpe zu fördern und anschliessend nochmals auf 10/o Konzentration zu verdünnen.

   Es hat sich gezeigt, dass bei der zu fördernden Flüssigkeit mit einer Zellstoffkonzentration von rund   30/o    die Zentrifugalpumpe zur Verstopfung neigt. Die Gründe für diese Störung sind nicht restlos bekannt, doch wird angenommen, dass die Zellstoffasern und' vor allem   Zellstoffknäuel    einerseits unmittelbar vor dem Laufradeintritt an der Wandung des Saugstutzens haften bleiben und durch die Vorrotation in der Zentrifugalpumpe nach aussen geworfen, zusammengedrängt und zu grösseren Zusammenballungen geformt werden, welche schliesslich zur vollständigen Verstopfung der Pumpe führen können.



   Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, diese Knäuelbildung und die dadurch bedingte Verstopfung der Zentrifugalpumpe zu vermeiden. Es hat sich gezeigt, dass dieses Ziel erreicht werden kann, indem man gemäss der Erfindung in den Saugeinlauf unmittelbar vor dem Pumpenlaufrad aus einem Ringspalt einen zusammenhängenden Mantel reiner Flüssigkeit am Umfange des Einlaufs kontinuierlich zuführt und damit die Dickstoffe gleichmässig von der Wandung des Einlaufs fernhält und zugleich Zu sammenballungen von Dickstoffen zerteilt und homogenisiert. Je nach den Verhältnissen kann es dabei vorteilhafter sein, entweder die reine Flüssigkeit in Axialrichtung oder in einer gegen die Achse des Einlaufs geneigten Richtung mit Radialkomponente einzuführen.

   In den meisten Fällen ist auch von Vorteil, die reine Flüssigkeit mit höherer Geschwindigkeit zuzuführen, als die zu fördernde Flüssigkeit dem Einlauf zufliesst. Damit wird eine Durchwirbelung der   Flüssigkeit- unmittelbar    vor Laufradeintritt und damit eine intensive Zerteilung der Dickstoffe insbesondere von eventuell vorhandenen Faserstoffknäueln und damit eine weitgehende Homogenisierung des Stoffes erreicht. Im allgemeinen ist es auch von Vorteil, die reine Flüssigkeit in einer eine Tangentialkomponente enthaltenden Richtung zuzuführen, wobei der Rotationssinn der zugeführten reinen Flüssigkeit demjenigen des   Pumpenlaufradies    entgegengesetzt ist. Es wird damit der durch das Pumpenlaufrad bewirkten Vorrotation und damit der oben erwähnten Ursache für die Verstopfung der Pumpe   entgogengewirkt.   



  Damit, dass der Vorrotation entgegengewirkt wird, erhöht sich auch die Förderfähigkeit der Pumpe, womit wiederum die Verstopfungsgefahr herabgesetzt wird.



   Die Erfindung betrifft auch eine Zentrifugalpumpe zur Durchführung des oben erwähnten   Verfahrens,    welche dadurch gekennzeichnet ist, dass der Saugkanal unmittelbar vor dem Einlauf des Laufrades von einem Ringraum samt Ringspalt umgeben ist, welcher Ringspalt in den Einlauf mündet, und dass Mittel vorgesehen sind, die eine Flüssigkeit durch den erwähnten Ringraum und Ringspalt in den Einlauf einzuführen gestatten.



   Die Erfindung betrifft schliesslich eine Anwen  dung des oben erwähnten Verfahrens zur Förderung von Zellstoff aus einem Bleichturm oder Kocher, wobei in der oben erwähnten Weise die Konzentration des Zellstoffes herabgesetzt werden soll. Diese Anwendung ist dadurch gekennzeichnet, dass man den Zellstoff nach einer ersten   Verdünnung    mittels des oben erwähnten Verfahrens fördert und damit eine weitere Verdünnung und Homogenisierung zugleich mit der Förderung vornimmt. Dieses Vorgehen hat den grossen Vorteil, dass eine zusätzliche nachträgliche Verdünnung vermieden wird, dass Verstopfungen der Pumpe praktisch ausgeschlossen werden und dass in der Pumpe zugleich auch eine intensive Durchmischung der vorhandenen Stoffe erfolgt.



   In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Zentrifugalpumpe dargestellt.



   Die in der Zeichnung rechts dargestellte eigentliche Zentrifugalpumpe weist eine für Dickstoffpumpen an sich bekannte Konstruktion auf. Besonders das Pumpenlaufrad 1 erfährt eine für diesen Zweck besonders geeignete Gestaltung. Das Laufrad 1 wird über eine Welle 2 von einem nicht dargestellten Motor in dem in Fig. 1 rechts durch einen Pfeil angedeuteten Drehsinn angetrieben. Die durch das Laufrad geförderte Flüssigkeit fliesst durch die Pumpenspirale 3 im Rotationssinn des Laufrades einem Druckstutzen 4 zu und durch diesen in eine nicht dargestellte Druckleitung ab. An den Einlaufsaugstutzen 5 der Zentrifugalpumpe ist ein Rohrstück 6 angeflanscht, dessen nicht mit der eigentlichen Pumpe verbundenes Ende an die eigentliche Saugleitung 7 angeflanscht ist.

   Dieses zwischen die Zentrifugalpumpe und die Saugleitung 7 eingesetzte Rohrstück hat einen axialen Kanal 8, durch welchen die zu fördernde Flüssigkeit aus der Saugleitung 7 in den Saugstutzen 5 der Pumpe geleitet wird. Der Kanal 8 ist von einem Spiralraum 9 umgeben, in welchen durch einen Stutzen 10 eine Flüssigkeit zugeführt werden kann. Mit dem Spiralraum 9 steht ein Ringspalt 11 in Verbindung, durch weichen die durch den Stutzen 10 zugeführte Flüssigkeit längs der ganzen Innenfläche des Saugstutzens 5 der Zentrifugalpumpe zugeführt werden kann.



   Während'des Betriebes fliesst die zu fördernde und den Dickstoff, z. B. Fasermaterial, enthaltende Flüssigkeit durch das Saugrohr 7, den Kanal 8 und den Saugstutzen 5 mit einer Geschwindigkeit von beispielsweise rund 4 m/sek zu. Gleichzeitig wird z. B. aus einer Druckleitung der Wasserversorgung oder vorzugsweise mittels einer besonderen Druckpumpe Frischwasser durch den Stutzen 10 in den Ringraum 9 zugeführt. Dieses in Tangentialrichtung zugeführte Frischwasser fliesst durch den Spiralraum 9 in einem dem Drehsinn des Laufrades 1 entgegengesetzten Sinn um das Rohr 8 herum und tritt dann in Form eines zusammenhängenden Mantels mit einer entsprechenden Tangentialkomponente der Geschwindigkeit durch den Ringspalt 11 in den Saugstutzen 5 an dessen Umfang aus.

   Die Austrittsgeschwindigkeit des Frischwassers aus dem Ringspalt 11 beträgt beispielsweise rund 10   m, sek    und die Querschnitte des Ringspaltes 11 bzw. der Mündung   8' des    Kanals 8 sind so bemessen, dass die Frischwassermenge un  sgefähr    das Doppelte der zu fördernden dickstoffhaltigen Flüssigkeit beträgt. Beträgt also die Dickstoffkonzentration der zu fördernden Flüssigkeit in der erwähnten Weise   3 O/o,    so wird nun diese Dickstoffkonzentration durch die Zufuhr des Frischwassers auf   10/9    herabgesetzt.



   Das durch den Ringspalt 11 in den Saugstutzen 5 eintretende Frischwasser bildet an der Innenfläche des Saugstutzens einen Mantel von Frischwasser, welcher die direkte Berührung des Dickstoffes, insbesondere des Zellstoffes, mit der Wandung des Saugstutzens vermeidet. Zugleich findet infolge der höheren   Eintrittsgeschwindi (rkeit    des Frischwassers eine Durchwirbelung und Durchmischung statt, durch welche eventuelle Knäuel oder Klumpen von Fasermaterial, die eine Verstopfung der Pumpe bewirken könnten, aufgelöst werden. Da das Frischwasser mit einer entsprechend gerichteten Tangentialkomponente der Geschwindigkeit in den Saugstutzen 5 eintritt, rotiert die in die Zentrifugalpumpe eintretende Wassersäule mindestens in ihren äusseren Schichten in einer der Laufradrotation entgegengesetzten Richtung.

   Damit wird der durch das Laufrad 1 der Zentrifugalpumpe bewirkten Vorrotation entgegengewirkt,   was wie derum    die Gefahr einer Verstopfung des Pumpenlaufrades erheblich herabsetzt.



   Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Zentrifugalpumpe wird das Frischwasser durch den Ringspalt 11 in praktisch axialer Richtung zugeführt. Es wäre jedoch auch möglich und in bestimmten Fällen von Vorteil, das Wasser nicht rein axial bzw. axial-tangential, sondern in einer gegen die Einlaufachse bzw. Laufradachse geneigten Richtung mit Radialkomponente zuzuführen. Es würde damit sofort eine intensivere Durchmischung und Durchwirbelung der zusammengeführten Flüssigkeiten im Stutzen 5 erzielt. Um das Frischwasser mit gleichmässiger   Tangentinikomponente    über dem ganzen Umfang zuzuführen, könnten im Ringspalt 11 Leitschaufeln eingesetzt sein.

   In diesem Fall könnte anstelle des spiralartigen Ringraumes 9 ein anders geformter Ringraum verwendet werden, in welchen die Flüssigkeit in beliebiger Richtung und an beliebigen Stellen zugeführt würde.



   Wie bereits erwähnt, erfolgt vor dem Pumpenlaufrad durch das mit hoher Geschwindigkeit eintretende Frischwasser eine intensive Durchwirbelung und Durchmischung der zu fördernden, dickstoffhaltigen Flüssigkeit,   wod;urch    eine Zerteilung von Knäueln und Klumpen von Dickstoffen bewirkt wird.



  Es wird damit nicht nur der Verstopfung der Pumpe erfolgreich entgegengewirkt, sondern es wird dabei auch eine weitestgehende Homogenisierung der dickstoffhaltigen Flüssigkeit erreicht. Im eingangs beschriebenen Anwendungsfall kann die faserstoffhaltige Flüssigkeit bereits so weit verdünnt und homogenisiert werden, dass sie von der Förderpumpe direkt  einer Papiermaschine zugeführt werden kann. Gegen über dem üblichen Vorgehen wird also in diesem Falle nicht nur eine zuverlässige Förderung der faserhaltigen Flüssigkeit sichergestellt, sondern es wird ausserdem ein weiterer   Verdünnungs-und    Homogenisierungsvorgang eingespart.   

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE I. Verfahren zur Förderung und Homogenisierung von Dickstoffe, insbesondere Fasermaterial, enthaltenden Flüssigkeiten mittels einer Zentrifugalpumpe unter Vermeidung von Verstopfungen in der Pumpe, dadurch gekennzeichnet, dass man in den Saugeinlauf unmittelbar vor dem Pumpenlaufrad aus einem Ringspalt einen zusammenhängenden Mantel reiner Flüssigkeit am Umfang des Einlaufs kontinuierlich zuführt und damit die Dickstoffe gleichmässig von der Wandung des Einlaufs fernhält und zugleich Zu sammenballungen von Dickstoffen zerteilt und homogenisiert.

   II. Zentrifugalpumpe zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der Saugkanal unmittelbar vor dem Einlauf des Laufrades der Pumpe von einem Ringraum samt Ringspalt umgeben ist, welcher Ringspalt in den Einlauf mündet, und dass Mittel vorgesehen sind, die eine Flüssigkeit durch den erwähnten Ringraum und Ring- spalt in den Einlauf einzuführen gestatten.

   III. Anwendung des Verfahrens nach Patentanspruch I, zur Förderung von Zellstoff aus einem Bleichturm oder Kocher, wobei die Konzentration des Zellstoffes herabgesetzt werden soll, dadurch gekennzeichnet, dass man den Zellstoff nach einer ersten Verdünnung mittels des Verfahrens nach Patenten- spruch I fördert und damit eine weitere Verdünnung und Homogenisierung zugleich mit der Förderung vornimmt.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man die reine Flüssigkeit in Axialrichtung zuführt und damit die Dickstoffe enthaltende Flüssigkeit mit einem zusammenhängenden Mantel reiner Flüssigkeit umhüllt.

   2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man die reine Flüssigkeit in gegen die Achse des Einlaufs geneigter Richtung mit Radialkomponente einführt.

   3. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man die reine Flüssigkeit mit höherer Geschwindigkeit dem Einlauf zuführt als die zu fördernde Flüssigkeit.

   4. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man die reine Flüssigkeit in einer eine Tangentialkomponente enthaltenden Richtung zuführt, wobei der Rotationssinn der zugeführten reinen Flüssigkeit demjenigen des Pumpenlaufrades entgegengesetzt ist.

   5. Zentrifugalpumpe nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringraum als Spirale ausgebildet ist, welcher die betreffende Flüssigkeit in Umfangsrichtung zufliesst, um dann mit tangentialer Richtungskomponente durch den Ringspalt in den Einlauf einzutreten.

   6. Zentrifugalpumpe nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass im Ringspalt Leitorgane zur Bestimmung der Austrittsrichtung der durch den Ringspalt zugeführten Flüssigkeit vorgesehen sind.

   7. Zentrifugalpumpe nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Ansaugstutzen der Pumpe und das Saugrohr ein separates Rohrstück mit dem erwähnten Ringraum und Ring- spalt eingesetzt ist.