CH400753A - Verfahren zum Entwässern von Suspensionen und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

  
 



   Verfahren zum Entwässern von Suspensionen und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens
Ein Gegenstand 1des Patentes ist ein   Verfahren    zum Entwässern von Suspensionen, insbesondere von Holzfasersuspensionen oder von Mischungen von Auslasschlamm und Fasern, bei welchem der Was, sergehalt entfernt wird durch Druckfitrierung und Konzentrierung der   suspendierten      Trockensubstanz    in einem im wesentlichen rohrförmigen Filter, wobei die   Suspension    gezwungen wird, entgegen einem Strömungswiderstand am Auslassende des Filters durch dieses zu fliessen,

   und wobei die teilweise entwässerte Pülpe unter fortgesetzter Entwässerung in einem sich gegen das Auslassende hin   verengenden    Filterteil unter dem Einfluss des im Filter herrschenden Betriebsdruckes verdichtet   wird,    welcher Betriebsdruck durch ein   Fördermittel    erzeugt wird, Idadurch   gekenn-    zeichnet, dass die teilweise entwässerte Pülpe nach ihrer Verdichtung und   weiteren    Entwässerung in dem sich verengen'den Filterteil in einem sich nahe beim Auslassende des Filters befindenden filterteil bis zur Konsistenz eines   kompakben    Pülpenzapfens verdichtet wird, wobei im filter die Pülpe dem einfluss eines Druckes unterworfen ist, der im wesentlichen nur in Axialrichtung wirkt,

   und wobei   tdie    Pülpe unter    Über-    windung unter   Idem    Einfluss eines einstellbaren Gegendruckes aus   Idem    Filter austritt.



   Ein weiterer Gegenstand des Patentes ist eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, mit einem rohrförmigen Filter, in dem eine Förderschnecke arbeitet und das einen Abschnitt hat, der sich gengen das Auslassende des Filters hin verengt, dadurch gekennzeichnet, Idass   der    sich   verengende    Teil des Filters an einen Teil   anschlie.sst,      Ider    in die Auslassöffnung einmündet und der so ausgebildet ist, dass in ihm die Pülpe   dem    Einfluss eines Druckes unterworfen, ist, der im   wesentlichen    nur in Axiakichtung wirksam. ist.



   Anhand beiliegender Zeichnung, die ein Ausfüh- rungsbiespiel der erfindungsgemässen Einrichtung und eine   Detailvariante      dieses    Ausführungsbeispieles   darsbellt,    wird auch   ein    Ausführungsbeispiel   derler-    findungsgemässen Einrichtng beschrieben.



   Fig. 1 ist   ein      Längsschnitt      des    genannten Ausführungsbeispieles der Einrichtung,
Fig. 2 ist lein Längsschnitt,   des      beim    Auslassende gelegenen Filtermantelendeteiles dieses Ausführungsbeispieles,    Fig.    3 ist ein Aufriss einer Variante   Ider    Förderschnecke, und
Fig. 4 ist   eine    perspektivische Ansicht   des      heim    Auslassende des Filters gelegenen Teiles dieser Varinate der Förderschnecke.



   Die in der Zeichnung dargestellte   Einrichtung    zum Entwässern von Suspensionen, insbesondere von Holzfasersuspensionen oder von Mischungen von Auslasschlamm und   Fasern,      weist    ein   rohrförmiges    Filter und eine in letzterem angeordnete Förderschnecke 2 auf. Das Filter hat einen zylindrischen Teil und einen an Idiesen anschliessenden   Endteil,      welcher    drei kegelige   Abschnitte    3, 4   und    5 aufweist.



  Die   Mantelteile    haben Flansche 6 und 7, mit   denen    sie aneinander befestigt sind. Beim Einlassende   der    Förderschnecke   befindet    sich   ein    Einlasstutzen   e,    der mit dem zylindrischen Mantel und mit einer diesen letzteren verschliessenden Platte 9 verbunden ist, welche Platte ihrerseits an einem Gestell   befestigt    ist.



  Das Gestell bildet die eine Stirnwand des Maschinenrahmens; die andere Stirnwand 11 ist starr mit einem Ringflansch 12 verbunden, den der mantelteil 5 besitzt. Das Gestell 10, 11 ist zusammen mit einem Lagerbock 13 auf   einem    Bodengestell 14 aufgebaut.



   Die Welle   15    der   Förderschnecke    ist an ihrem einen Ende im Lagerbock 13 und an ihrem anderen   Ende in einem Lager 16 gelagert. Der   Filtermantel-    teilabschnitt 3 verengt sich gegen das Auslassende der Schneckenpresse, wogegen der Abschnitt 4 gegen dieses Ende hin divergiert und der Abschnitt 5 sich wieder gegen dieses Ende hin verengt. Der zylindrische Mantelteil ist ebenso wie die Abschnitte 3 und 4 perforiert, zwecks Durchlassens dies Wassers, das in dem in der Einrichtung behandelten Gut enthalten ist.

   Dagegen ist der Abschnitt 5, der beim Auslass 17 gelegen ist, nicht   perforiert.    Die schraubenförmige Rippe   der    Förderschnecke ist an ihrem Umfang dem Verlauf der   verschiedenen      Mantelteile    angepasst, das   hinberste    Ende dieser Rippe arbeitet im Abschnitt 4 des Mantels; somit befindet sich innerhalb des Man  telabschnittes    5 kein Förderschneckenrippenteil.



   Das durch   den    Einlasstutzen 8 eingegebene Material besteht aus einer Suspension von   fesben    Partikeln,   z..13.    aus einer Holzfasersuspension oder aus einer Suspension, die Auslasschlamm enthält. Dieses   Material    wird unter kontinuierlicher Verdichtung und Entwässerung gegen das Auslassende des Filters hin befördert. Die Entwässerung erfolgt zur Hauptsache im zylindrischen Hinterteil und im ersten kegeligen Mantelabschnitt 3, wo   die    Pülpe radial verdichtet wird.

   Die so entwässerte und zu einer kompakten Pülpe verdichtete   Substanz    wird durch den Auslass hinaus verdrängt, entgegen der Wirkung des Druckes, der durch ein Absperrorgan. 18 erzeugt wird, welches mit dem Auslassendabschnitt 5   des    Mantels zusam  menwirkt    und   dabei    mit einem geeigneten Druck   gegen    die austretende Pülpe gepresst   wird.    Im gezeigten Beispiel wird dieser Druck mittels eines ringförmigen Kolbens 19 erzeugt, der in einem, in einem Zylinder 20 gebildeten, ringförimgen Raum 21   arbei-    tet, wobei der Kolben 19 mit Druckluft oder eventuell mit Druckflüssigkeit beaufschlagt ist, welche durch   Anschlussteile    22 hindurch zugeführt wird.

     Der    Zylinder 20 ist starr am Maschinenrahmen befestigt, wobei der Arbeitsraum 21 die Welle 15 der Förder  schnecke    umgibt. Das Absperrorgan 18 ist durch ein zylindrisches Glied 23 mit dem Kolben verbunden.



  Diejenige Kante .des die Austrittsöffnung 17 umgebenden Flansches 12,   die dem    Abschlussorgan 18 gegenüberliegt, dient diesem in   dessen      Schliessiage    als Sitz. Während dem   Filtriervorgang    bewirkt das Absperrorgan 18 eine solche Verengung des Austrittsdurchganges, dass der für die Filtrierung und die Verdichtung der Pülpe erforderliche Gegendruck erreicht wird. Das ausgepresste Wasser fällt in einen Trog 24 herab, der zwischen   den      Gestellteilen    10 und 11 angeordnet ist und eine Auslassöffnung 25 besitzt.



  Innerhalb des   zylindrischen    Filtermantelteiles ist eine . Anzahl von sich in Längsrichtung erstreckenden Stäben 26 angeordnet, die dazu dienen, die Pülpe daran zu hindern, sich unter der   Wirkung    der Förderschnecke zu drehen. Solche Stäbe, von denen z. B. vier angeordnet sein können, sind nicht erforderilch beim Filtrieren von gewöhnlicher, faseriger Pülpe; sie müssen nur in jenen Fällen vorgesehen   werden,    in   denen    die Pülpe einen grossen Anteil Schlamm ent- hält. Die durch die Auslassöffnung 17 hindurch ausgepresste Pülpe fällt auf ein Förderband 27, das zwischen den Maschinenteilen 11, 13 angeordnet ist und mit dem das Material in Querrichtung   weggetragen    wird.

   Die Förderschnecke wird mittels eines geeigneten Wechselgetriebes, durch   einen    nicht. dargestellten Motor angetrieben, der auf den Endteil   28    der Welle 15 einwirkt. Uber dem Filter ist eine Schutzhaube 29 angeordnet, wobei der zwischen   dieser    Schutzhaube und dem Filter gelegene Raum mit dem Trog 24 in   Verhin.dung    steht.



   Zusammen mit der Arbeitsweise der   beschriebe-    nen Maschine wird nun auch das erfindungsgemässe Verfahren beispielsweise erläutert. Vor dem Anlaufenlassen wird die Auslassöffnung durch das Absperrorgan 18 verschlossen. Die durch den Stutzen 8 hindurch eingegebene Suspension wird   dadurch      die    Förderschnecke einem   Axial, druck    unterworfen, welcher   eine    Entwässerung und leine allmähliche Erhöhung   , der    Konzentration der Suspension bewirkt. Die Entwässerung erfolgt zur Hauptsache im zylindrischen Teil des Filters.

   Bei ihrem Durchgang durch den kegeligen Abschnitt 3 wird die Pülpe auch radial einwärts verdichtet und dabei weiter in einem solchen Ausmass entwässert, dass sie beim Durchlaufen   der      Abschnitte    4 und 5 eine kompakte Masse bildet, wobei sie sich unter Idem Einfluss des   Axial, druckes    befindet, der durch die Förderschnecke im   Endab-    schritt beim Auslassdurchagang 17 in Zusammenarbeit mit   dem    Absperrorgan 18 erzeugt wird. Nach dem Durchlaufen des Abschnittes 3 ist die Masse sehr weitgehend entwäassert; der Wassergehalt der Pülpe beträgt dann ungefähr 75 %.

   Durch Steuerung des auf   Idas    Absperrorgan 18 ausgeübten Druckes kann   ruder    Auslasswiderstand so reguliert   werden,    dass   der    für den Entwässerungsprozess   erforderliche    Druck aufrecht erhalten wird. Nachdem   die    Pülpe den   kegeligen      Abschnitt    3 verlassen hat, kann   Idie      Verdichtung    in den Abschnitten 4 und 5 fortgesetzt wenden, ohne dass Gefahr besteht, dass der   Ausiass-    durchgang 17 infolge Verdichtung, der Pülpe verstopft wird.

   Wenn die   iPülpe    in den sich erweiternden Abschnitt 4   fleintritt,    so haben die Fasern der Pülpe leine   Gelegenheit    zu   expandieren    mit der Folge, Idass der   Radialdruck    abnimmt und .dass der   Widerstand,    welcher der Bewegung in Axialrichtung entgegengesetzt   wird,    vermindert wird. Die zwischen den Festpartikeln   befindlichen    und mit Flüssigkeit gefüllten Zellen, die vorhin   durch    den im Abschnitt 3 wirksamen Druck geschlossen wurden, erweitern sich dann und kommen   miteinander    in Verbindung.

   Während der nachfolgenden Verdichtung der Pülpe im Abschnitt 5   wird    eine unwesentliche Flüssigkeitsmenge ausgepresst, welche rückwärts durch   diejem-    gen Pülpenteile entweichen kann,   die    weniger stark   verdichtet    sind, um das   Filter    durch die im Abschnitt 4   vorhandenen      Öffnungen    zu verlassen. Der feste Gegendruck,   der    im kegeligen Abschnitt 5 durch   Idie    Verdichtung erzeugt   wird,    wirkt zusammen mit Idem   veränderlichen    und nachgiebigen Druck, der durch    das    Absperrrorgan 18 erzeugt wird, zum Aufrechter- halten eines geeigneten axialen Gegendruckes.

   Die Konizität des Mantelabschnittes 5 ist jedoch so gering, dass keine Verstopfung   des    Auslassdurchganges 17 stattfindet. Die   Vermeidung    der   Verstopfung      wird    auch   dem    Umstand zu   verdanken    sein, Idass sich an diesen Abschnitt 5   unmittelbar    die   Austrittsöffnung    anschliesst und dass   es    somit den Pülpenpartikeln ermöglicht ist, unter Aufbrechen ihre Lage gegeneinander zu verändern, wodurch der Pülpenzapfen auscinander bricht.

   Die Abschnitte 4 und 5, in denen die Pülpe zu   einem    kompakten Zapfen verdichtet   wird,    sollten so ausgebildet sein, dass sie der Bewegung der Pülpe gegen   die    Auslassöffnung hin keinen   nennens-    werten Widerstand entgegenstellen. Ausserdem sollten sie so   ausgebildet    sein, dass   die    Pülpe bei deren Entwässerung im Abschnitt 3 nicht in einem solchen Ausmass verdichtet   wird,    dass deren   Übertritt    in Iden Abschnitt 5 verhindert wind, in welchem die Verdichtung verhältnismässig gering ist. Die schraubenförmige Rippe der   Förderschnecke    soll sich keinenfalls bis in den Abschnitt 5 hinein erstrecken.



   Die Abschnitte 4 und 5 müssen nicht notwendi- gerweise konisch sein, sondern können durch ein   zylindrisches      Mantelglied    ersetzt sein, das denselben Innendurchmesser hat wie der Abschnitt   .3    an dessen   Austrittsende.    Die gezeigte Ausbildung mit den beiden eine   entgegengesetzte    Konizität   aufweisenden    Abschnitten 4 und 5 hat jedoch den Vorteil, dass ein Teil des Wassergehaltes, der beim Durchlaufen, des Abschnittes 3 in der Pülpe bleibt, veranlasst   werden    kann, durch die Öffnungen des Abschnittes 4 hindurch abzufliessen;

   sie hat ferner den Vorteil, dass die Pülpe vor dem Austritt einer weiteren Verdichtung unterworfen werden kann und dadurch zusätzlich in Rückwärtsrichtung lentwässert wird, wobei die Verdichtung im Abschnitt 5 zugleich einen festen Widerstand beim Austritt bildet, welcher Widerstand mit demjenigen zusammenarbeitet, der sich aus dem   dadurch    das Absperrorgan 18 erzeugten Gegendruck ergibt. An der Auslassöffnung des Abschnittes 5 kann der Wassergehalt der Pülpe auf etwa 50 bis 60 % vermindert   se, in.   



   Der   Edie      Abschnitte    3, 4   und    5   aufweisende      Filter    mantelendteil ist in Fig. 2 in vergrössertem Masstab dargestellt, und zwar mit den Axiallängen und Konizitäten, die sich für das Entwässern von Suspensioene am besten eignen. Die mit V3, V4 und V5 be- zeichneten halben Kegelwinkel haben vorzugsweise die Werte von 15,5 , 3,5  bzw. 5,5 ; das Verhältnis   V0    zu V4 beträgt somit angenähert 5:1, während   Idas    Verhältnis V3 zu   V    angenähert 3:1 beträgt. Natürlich können in der   Praxis    kleine Abweichungen von diesen Werten vorgesehen selin.

   Die axialen Längen der verschiedenen Abschnitte 3, 4 und 5 sind mit l3, 14 bzw. l5   bezeichnet.    Im Beispiel ist 14 =   16,    wogegen das Verhältnis   13    zu 14 bzw.   13    zu   1      zwischen    etwa 3:1 und 2:1 variieren kann. Der   zylindrische    Mantelabschnitt hat einen Innendurchmesser von beispielsweise 25 bis 30 cm.



   Die Fig. 3 und 4 zeigen eine Variante der schraubrippenförmigen Teile der Förderschnecke.



   Der Hauptteil, der die Verdichtung bewirkt, endet im Verdichtungsabschnitt 3, und ein zusätzlicher Rippenteil 30,   Ider    sich nur über letwa   1800    des Umfanges erstreckt, ist getrennt vom eben erwähnten Hauptab schnitt so angeordnet, dass er sich   iim.    Abschnitt 4   befindet.    Dieser Abschnitt 30 hat die   Aufgabe,    das
Wegbefördern von Borke, von sogenannten Ästen und andern grossen Stücken, die in der Pülpe enthalten sein mögen, zu erleichtern.

   Die Seitenflächen des Rippenteiles 30 sind Schraubflächen, deren Er zeugenden unter einem Winkel zur Drehachse der Welle 15 geneigt   sind,      welcher    gleich gross ist wie   der    halbe Kegelwinkel der kegeligen Stirnfläche des Ab sperrorganes 18, damit dieses ohne Behinderung   durch      Idliesen    Rippenteil 30 in Schliesslage gebracht   werden    kann. In Fig. 4 ist   Ider    Rippenteil 30 teilweise im Längsschnitt gezeichnet,   indem eine      tatsächlich    nicht vorhandene Unterbrechung gezeigt ist; die   Schnittfläche    im   Längsschnitt    ist mit 31 bezeichnet.



   Zwei der oben beschriebenen Schneckenpressen können zu einer Zwillingsmaschine kombiniert   wer-    den, wobei die beiden Filter koaxial verlaufen und    1800    gegeneinander verdreht sind und   beide    Förder schnecken eine und dieselbe Drehachse haben. In    einer    solchen Konstruktion wind man   einen    gemeinsa men Einfüllstutzen in der Mitte zwischen den beiden Filtern vorsehen; die Förderschnecken 2 werden das Gut in   entgegengesetzten    Sinnen nach   Iden    voneinander entfernten Auslassenden der Zwillingsmaschine hin fördern. Das Lager 16   wird    den beiden Förder schnecken   gemeinsam    sein.

   Die   beiden    Filter können auch in der   Weise    koaxial   zueinander    angeordnet   .sein,    dass   die      Speisung    an den   beiden      voneinander      entfernten    Enden   Ider    Einheit stattfindet   und      der    Aus tritt des Materials durch eine gemeinsame, zwischen den beiden Filtern angeordnete Auslassöffnung hin  , durch    erfolgt.   

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH I Verfahren zum Entwässern von Suspensionen, insbesondere von Holzfasersuspensionen oder von Mischungen von Auslasschlamm und Fasern, bei wel chem der Wassergehalt entfernt wird Idurch Druckfil- trierung und Konzentrierung Wider suspendierten Trokkensubstanz in einem im wesentlichen rohrförmigen Filter, wobei die Suspension gezwungen wird, lentge gen einem Strömungswiderstand am Auslassende des Filters durch dieses zu fliessen, und wobei die teil weise entwässerte Pülpe unter fortgesetzter Entwässe- rung in einem sich gegen das Auslassende hin veren genden Filterteil unter dem Einfluss des im.

   Filter herrschenden Betriebs druckes verdichtet wird, wel cher Betriebsdruck durch ein Fördermittel erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die teilweise ent wässerte Pülpe nach ihrer Verdichtung und weiteren Entwässerung, in Idem sich verengenden Filterteil in einem sich nahe beim Auslassende Ides Filters befin- denden Filterteil bis zur Konsistenz eines kompakten Pülpenzapfens verdichtet wird, wobei im Filter die Pülpe dem Einfluss eines Druckes unterworfen ist, der im wesentlichen nur in Axialrichtung wirkt, und wobei die Pülpe unter Überwindung unter Idem Ein fluss.

   eines einstellbaren Gegendruckes aus Zudem Filter austritt.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass Idie Verdichtung in dem zunächst beim Auslassende des Filters gelegenen Filterteil unter solchen Be-dingun. gen Ndurchgeführt wird, Idass es der ausgepressten Flüssigkeit lermöglicht ist, rückwärts durch Pülpenteile hindurch zu entweichen, die weniger stark verdichtet sind.

   2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pülpe vor ihrem Austritt durch eine Expansionszone hindurchtritt, an welche unmittelbar eine Kompressionszone anschliesst.

   3. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslasswiderstand in zwei Stufen erzeugt wird, nämlich zuerst durch einen festen Widerstanld mittels Verdichtung der Pülpe unmittelbar vor deren Austritt, und dann Idurch einen variablen Widerstand mittels Verdichtung der Pülpe während deren Austritt.

   PATENTANSPRUCH II Einrichtung zur Durchführung. des Verfahrens nach Patentanspruch I, mit einem rohrförmigen Filter, in dem eine Förderschnecke arbeitet und idas einen Abschnitt hat, der sich gegen das Auslassende des Filters hin verengt, dadurch gekennzeichnet, Idass der sich verengende Teil (3) des Filters an einem Teil (4, 5) anschliesst, der in die Auslassöffnung einmündet und der so ausgebildet ist, dass in ihm die Pülpe dem Einfluss eines Druckes unterworfen ist, der im wesentlichen nur in Axialrichtung wirksam ist.

   UNTERANSPRÜCHE 4. Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der zwischen idee. sich verengen den Teil (3) des Filters und der Auslassöffnung gelegene Teil zwei Abschnitte (4 und 5) aufweist, die je einen kegeligen Mantel entgegenesetzter Konizität haben, in der Weise, dass die Pülpe, welche durch diese Filterabschnitte hindurch fliesst, zuerst veranlasst wird zu expandieren und dann wieder zusam- mengedrückt wird.

   5. Einrichtung nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Kegelwinkel (V5, V4) der beiden Abschnitte ungefähr 5:1 beträgt, wogegen das Verhältnis, des ersterwähnten Kegelwinkels (V3) zum Kegelwinkel (V5) des zunächst bei der Auslassöffnung gelegenen Abschnittes ungefähr 3:1 beträgt.

   6. Einrichtung nach Unteranspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Axiallängen der beiden kegeligen Abschnitte -(4,5) ungefähr gleich gross sind und ungefähr ein Drittel der Länge des kegeligen Hauptabschnittes (3) betragen.

   7. Einrichtung nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die schraubenförmige Rippe der Förderschnecke, im Expansionsabschnitt (4) endet.

   8. Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass ein zusätzlicher Rippenteil (30) der Förderschnecke getrennt vom hauptsächlichen Rippenteil vorgesehen ist, um grössere, in der Pülpe vorkommende Partikel zu fördern.

   9. Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel des Filters mit Ausnahme des zunächst bei der Austrittsöffnung gelegenen A bschnittes (5) perforiert ist.

   10. Einrichtung nach Patentanpruch. II, dadurch gekennzeichnet, Idass in der Auslassöffnung ein Absperrorgan (8) angeordnet ist, welches sich koaxial zum Filter und zur Förderschnecke. erstreckt.

   11. Einrichtung nach Unteranspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bewegung des Absperrorganes lein mit gasförm, igem oder flüssigem Arbeitsmittel beaufschlagbarer Kolben vorhanden ist.

   12. Einrichtung nach Unteranspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, Idass sich die Welle (15) der Förderschnecke dadurch die Auslassöffnung und durch eine Bohrung des ringförmig ausgebildeten Absperrorganes (18) hindurch erstreckt.

   13. Einrichtung nach Unteranspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass, der bei der Auslassöffnung gelegene Endteil dies Filters als Sitz für das Abschlussorgan (18) in des. sen ; Schlies. slage Idient.

   14. Einrichtung nach Unteranspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschlussorgan (18) eine der Austrittsöffnung zugewendete kegelige Absperrfläche hat, welche in der Schliesslage des Absperrorganes in die Auslassöffnung hineinragt.

   15. einrichtung nach Unteransprüchen 8 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass der zusätzlichie Förderschneckenrippenteil (30). im Längsschnitt unter einem Winkel zur Mantelfläche und Achse der Welle Ider Förderschnecke geneigt ist, der mindestens annähernd gleich gross ist wie der halbe Kegelwinkel der Schliessfläche des Absperorganes.