Verfahren zur Behandlung einer Papierstoff -Suspension und Einrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln einer Papierstoff-Suspension, wobei ein abgeschlossener Stoffaufnehmer unter einem wesentlich niedrigeren Druck als der atmosphärische Druck gehalten wird, die Papierstoffsuspension zu einer primären Reinigungsstufe mit einer Kraft gefördert wird, die ausreicht, die Tren nung des Stoffes in eine primäre schmutzarme Frak tion und in eine primäre mit Verschmutzungen ange reicherte Fraktion zu bewirken,
die primäre schmutz arme Stoffsuspension in den Stoffaufnehmer unter Entlüftungsmassnahmen eingeleitet wird, ein Vorrat von entlüfteter Stoffsuspension innerhalb des Aufnehmers gesammelt wird, die als Produkt erhaltene entlüftete Stoffsuspension aus dem Vorrat im Aufnehmer abgezo gen wird und die primäre mit Verschmutzungen ange reicherte Stoffsuspension einer sekundären Reinigungs stufe mit einer Kraft zugeführt wird, die ausreicht, die Trennung der Suspension in eine sekundäre schmutz arme Fraktion und in eine sekundäre mit Verschmut zungen angereicherte Fraktion zu bewirken.
Bei der Papierherstellung soll die wässerige Papier stoffsuspension der Papiermaschine frei von Verunrei nigungen oder Schmutz sowie frei von unerwünschten grossen Teilchen des zur Papierherstellung verwendeten Materials zugeführt werden, um Papier von zufrieden stellender Qualität zu erhalten. Ein Verfahren zur Rei nigung von Papierstoff für das Entfernen solcher Teil chen besteht darin, dass die Stoffsuspension durch Fest stoffabtrennzentrifugen geleitet wird, welche die Sus pension in zwei Fraktionen sortieren, von denen die erste ein brauchbarer schmutzfreier Stoff ist, während die zweite abgetrennter, mit Verschmutzungen ange reicherter Stoff ist.
Die auf diese Weise erhaltene, mit Verschmutzun gen angereicherte Fraktion enthält gewöhnlich eine be trächtliche Menge wiedergewinnbares Material und kann daher durch eine sekundäre Reinigungsstufe aus sol chen Feststoffabtrennzentrifugen geleitet werden. Es können sogar mehrere Reinigungsstufen vorgesehen wer- den, um eine höchstmögliche Wiedergewinnung brauch baren Fasermaterials und anderen Materials zu erzie len. Da von jeder nachfolgenden Reinigungsstufe fort schreitend geringere Suspensionsvolumen verarbeitet werden, brauchen in jeder nachfolgenden Stufe weniger Reinigungseinheiten vorgesehen zu werden.
Bei den meisten herkömmlichen Feststoffabtrenn- zentrifugen geschieht das Abtrennen eines Typs von suspendierten Feststoffen von einem anderen unter der Wirkung von Zentrifugal- und Zentripetalkräften. Eine Zentrifuge beispielsweise erzeugt diese Kräfte durch eine rasche mechanische Drehung. Häufiger wird für den beabsichtigten Zweck jedoch eine Einrichtung ver wendet, welche die gewünschten Kräfte durch die Rege lung des Strömungsverlaufs der Flüssigkeit innerhalb des Abscheiders erzeugt.
Bei der Zyklonabscheidung geschieht beispielsweise die Klassierung durch Strömungsgebilde, welche durch Druckeinspritzung der Beschickung in die Feststoffab- trennvorrichtung durch einen tangentialen Einlass er zeugt werden. Solche Flüssigkeitszyklone werden ge wöhnlich als Hydrozyklone bezeichnet und sind unter anderem in dem USA-Patent 2377524 beschrieben.
Un ter der hier verwendeten Bezeichnung Feststoffabtrenn- zentrifuge sind alle Vorrichtungen zu verstehen, bei welchen Zentrifugal- und/oder Zentripetalkräfte zur Durchführung der Klassierung verwendet werden.
Bei einem mehrstufigen Reinigungsverfahren kann beispielsweise eine Vielzahl von Hydrozyklonen verwen det werden, die innerhalb jeder Reinigungsstufe paral lelgeschaltet sind, während die verschiedenen Stufen hintereinandergeschaltet sind. Eine typische Anlage kann beispielsweise 80 Hydrozyklone in der primären Reini gungsstufe, zwölf Hydrozyklone in der sekundären Stufe und acht Hydrozyklone in den nachfolgenden Stufen umfassen.
Bei dem neueren Verfahren zur Papierherstellung wird aus der Feststellung Nutzen gezogen, dass Papier von höherer Qualität erzielt wird, wenn die wässerige Stofflösung entlüftet sowie gereinigt wird. Die Entlüf tung kann dadurch geschehen, dass die Stoffsuspension in einen geschlossenen Tank oder Behälter zerstäubt wird, der unter einem Vakuum gehalten wird, das zweck- mässig etwa 7,6 mm Quecksilbersäule oberhalb des Druckes liegt, bei welchem der Stoff siedet. Verfahren und Vorrichtungen zur gleichzeitigen Entlüftung und Reinigung wurden ebenfalls entwickelt und sind in den USA-Patenten 2717536, 2876860 und 2931503 be schrieben.
Die Erfindung ist auf ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Einrichtung zur Durchführung so wohl der Reinigung als auch der Entlüftung des Stoffes mit einer verbesserten Regelbarkeit gegenüber den be kannten Verfahren gerichtet. Durch das Verfahren und die Einrichtung gemäss der Erfindung soll sichergestellt werden, dass die der Papiermaschine zugeführte Stoff suspension eine grössere Gleichmässigkeit sowohl hin sichtlich der Strömungsgeschwindigkeit als auch des Feststoffgehalls hat. Dies hat eine erhöhte Gleichmässig- keit im Gewicht und in der Dicke des Papiers sowie eine höhere Qualität zur Folge, welche Vorteile bei den modernen schnellaufenden Maschinen von erhöhter Be deutung sind.
Ein zusätzlicher Vorteil ist eine höhere Ausbeute an brauchbarem Papierstoff.
Im Handel erhältliche Feststoffabtrennzentrifugen schwanken oft in ihren Betriebseigenschaften. Der Grad der Feststoffabtrennung, der innerhalb jeder Einheit bei konstanter Beschickungsgeschwindigkeit und Strö mungsgeschwindigkeit zugeführt wird, kann ebenfalls schwanken. Der Anteil der Beschickung, die als mit Verschmutzungen angereicherte Suspension abgeschie den wird, kann sich innerhalb einer gegebenen Stufe beträchtlich von Hydrozyklon zu Hydrozyklon verän dern.
Solche Veränderungen können in der primären Reinigungsstufe geduldet werden, teils deswegen, weil ausgeschiedene Fasern in nachfolgenden Reinigungsstu fen wiedergewonnen werden können, während die er wähnten Veränderungen in der sekundären und in den nachfolgenden Reinigungsstufen aus mindestens zwei Gründen nicht ohne weiteres hingenommen werden kön nen. Erstens ist eine übermässige Ausscheidung brauch barer Fasern in der Sekundärstufe in den nachfolgen den Stufen nicht wirtschaftlich korrigierbar und kann zu einer Überlastung der nachfolgenden Stufe oder Stu fen führen, was eine erhöhte Faserausscheidungsmenge in diesen Stufen und schliesslich eine Zunahme der Fasermenge zur Folge hat, die bei der letzten Ab scheidungsstufe zum Abwasser gelangt.
Umgekehrt ist eine ungenügende Ausscheidung der Suspension von einer stärkeren Konzentration an Schmutz in dem zur Verwendung bestimmten Material begleitet. Zweitens verursachen Veränderungen in den Strömungseigen schaften bei den sekundären Hydrozyklonen ein Arbei ten mit Schwingungen oder Stössen, was sich schliesslich in Schwankungen in der Strömung des gereinigten und entlüfteten Stoffs zur Papiermaschine und damit durch Schwankungen im Gewicht und in der Dicke des ferti gen Papiers wiederspiegelt. Ferner wurde festgestellt, dass Schwankungen im Betrieb der sekundären Hydro- zyklone die Leistung des gesamten Reinigungs- und Ent lüftungssystems beeinträchtigen.
Die Wirkung solcher Schwankungen waren sich steigernde Störungen inner halb des Systems, welche die Papierqualität ernstlich beeinträchtigten. Zum Ausgleich für diese Strömungsschwankungen waren bisher Mittel zur Einzeleinstellung der Strö mungseigenschaften jedes Hydrozyklons, beispielsweise durch die Verwendung von Ventilen vorgesehen, die mit einem oder beiden Auslässen der einzelnen Hydro- zyklone verbunden waren. Diese Ventile ermöglichen eine Einstellung des Druckabfalls über die Hydrozy- klone und damit bis zu einem gewissen Grade einen Ausgleich für die Schwankungen in den Strömungsei genschaften.
Durch die Verwendung solcher Mittel zur Einstellung der jeweiligen Strömungseigenschaften der Hydrozyklone sind jedoch viele zusätzliche Probleme entstanden. Die Veränderung der Einstellung eines der Hydrozyklone kann leicht die Betriebseigenschaften der anderen in der gleichen Reihe oder Stufe beeinflussen, so dass die anderen eingestellt und nachgestellt werden müssen, und die gesonderte Einstellung einer grossen Zahl von Ventilen zum Erzielen eines ausgeglichen und einwandfrei arbeitenden Systems ist schwierig und zeit raubend. Selbst geringfügige Veränderungen in dem ge wünschten Gütegrad oder Gewicht des Papiers oder in der Art der Beschickungssuspension erfordern häufige Nachstellungen, während welchen sich die Qualität des fertigen Papiers wiederum verändert.
Die Ausbeute an fertigem Papier von der gewünschten Qualität aus dem Beschickungsstoff ist daher herabgesetzt. Die Verwen dung der erwähnten Ventile hat ferner zu einem erhöh ten Druckabfall über die Reinigungsstufen und damit zu höheren Pumpkosten geführt.
Im Rahmen der Erfindung wurde festgestellt, dass es möglich ist, die erwähnten Probleme zu überwinden und eine hohe Ausbeute an reinem und entlüftetem Papierstoff bei einem leicht regelbaren und leicht ein stellbaren System zu erzielen. Die Vorrichtung und das Verfahren gemäss der Erfindung liefern Papierstoff mit einem gleichmässigen Feststoffgehalt mit einer gleich- mässigen Geschwindigkeit. Die Erfindung ermöglicht ferner eine rasche Einstellung des Gütegrades oder des Gewichts des hergestellten Papiers ohne umständliche Nachstellung jedes Hydrozyklons.
Durch die erhöhte Gleichmässigkeit der Strömungseigenschaften, welche durch die Anwendung der Erfindung erzielt wird, wird die Gefahr einer Unstabilität des Systems stark herab gesetzt. Die erfindungsgemässe Stoffbehandlungseinrich tung kann daher mit einer weit grösseren Einfachheit und Schnelligkeit in Betrieb gesetzt werden und erfor dert während des Betriebs eine weit geringere Aufmerk samkeit von Seiten geschulter Bedienungspersonen. Die se Vorteile führen zu höheren Ausbeuten, da letztlich eine geringere Menge von in der Qualität abweichendem Papier anfällt.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch ge kennzeichnet, dass die sekundäre schmutzarme Stoff suspension von jeder sekundären Reinigungsstufe in eine Vakuumzone oberhalb einer darin vorhandenen Flüssigkeit eingeleitet wird und dass die sekundäre mit Verschmutzungen angereicherte Stoffsuspension aus die ser Vakuumzone unter Entlüftungsmassnahmen wegge fördert wird.
Die Einrichtung zum Durchführen des Verfahrens ist gekennzeichnet durch eine primäre Reinigungsstufe und eine in Reihe geschaltete sekundäre Reinigungs stufe, von denen jede mindestens eine Feststoffabtrenn- zentrifuge mit einem Einlass und mit einem ersten so wie mit einem zweiten Auslass aufweist, wobei die Zentrifugen jeder Stufe parallelgeschaltet sind, Mittel zum Einleiten von Suspension in die primäre Zentrifu gen, eine Stoffentlüftungsstation mit einem Aufnehmer zum Sammeln entlüfteter Stoffsuspension als Vorrat, welcher Aufnehmer einen Auslass zum Austritt von Stoffsuspension aus dem Vorrat aufweist sowie mit einer Vorrichtung versehen ist,
durch welche im Aufnehmer ein wesentlich unter dem atmosphärischen Druck lie gender Druck aufrechterhalten wird, eine Vorrichtung zur Erreichung eines vorbestimmten Pegels des entlüf teten Stoffes im Aufnehmer, ein Mittel zum Einleiten von primärer schmutzarmer Suspension aus den erwähn ten primären ersten Auslässen in den Aufnehmer ober halb der Oberfläche des Vorrats in diesen unter Ent- lüftungsmassnahmen, und Mittel zur Förderung von se kundärer mit Verschmutzungen angereicherter Suspen sion aus sekundären zweiten Auslässen unter Entlüf- tungsmassnahmen,
Mittel zum Einleiten von sekundärer schmutzarmer Suspension von jeder Trennzentrifuge der betreffenden Stufe in eine Vakuumzone über dem Pegel einer in dieser Zone vorhandenen Flüssigkeit unter Ent- lüftungsmassnahmen, Mittel zur Wegförderung von ent lüfteter sekundärer schmutzarmer Suspension aus der Vakuumzone, in welche sie eingeleitet worden ist.
Des weiteren können Mittel vorgesehen sein, durch welche Stoffsuspension in die Einlässe der primären Feststoffabtrennzentrifugen mit ausreichender Kraft ein geleitet werden, um die Unterteilung der Beschickung in eine primäre schmutzarme Fraktion und in eine primäre mit Verschmutzungen angereicherte Fraktion zu bewir ken. Ferner können Mittel vorgesehen sein, durch wel che die ausgeschiedene primäre, mit Verschmutzungen angereicherte Suspension in die Einlässe der sekundären Feststoffabtrennzentrifugen mit ausreichender Kraft ein geleitet werden, um eine ähnliche Trennung dieser Sus pension in eine sekundäre schmutzarme Fraktion sowie in eine sekundäre mit Verschmutzungen angereicherte Fraktion zu bewirken.
Ausserdem sind Mittel vorge sehen, durch welche die sekundäre, mit Verschmutzun gen angereicherte Stoffsuspension in eine Vakuumzone unter Entlüftungsmassnahmen eingeleitet werden.
Des weiteren können Mittel zum Einleiten der pri mären schmutzarmen Suspension in den Aufnehmer un ter Entlüftungsmassnahmen vorgesehen sein, zweck- mässig durch Einleiten der Stoffsuspension in Form ei nes Sprühstrahls oder Nebels. Ferner sind auch Mittel vorgesehen, durch welche Luft aus den Auslässen so wohl der primären als auch der sekundären Zentrifugen entfernt wird und durch welche sekundäre mit Ver schmutzungen angereicherte Suspension aus den sekun dären Auslässen unter Entlüftungsmassnahmen geför dert werden. Die sekundäre, mit Verschmutzungen an gereicherte Suspension kann nachfolgenden Reinigungs stufen zugeführt oder als Abwasser abgeleitet werden.
Die nachfolgenden Reinigungsstufen können vorteilhaft der vorangehend beschriebenen sekundären Reinigungs stufe ähnlich sein, obwohl die nachfolgenden Stufen eine geringere Zahl Zentrifugen infolge des geringeren Volumens der zu behandelnden Suspension erfordern können.
Unerwarteterweise wurde festgestellt, dass sich, wenn die sekundäre schmutzarme Fraktion zu einer Vakuum zone unter Entlüftungsmassnahmen statt beispielsweise zu einer herkömmlichen flüssigkeitsgefüllten Sammel- leitung abgeleitet wird, beträchtliche Vorteile erzielen lassen. Die Schwankungen in den Strömungseigenschaf ten der sekundären Feststoffabtrennzentrifugen werden so weit herabgesetzt, dass sie nicht mehr von grösserer Bedeutung sind und ihre Wirkung auf die Arbeitsweise des Systems als Ganzes stark abgeschwächt oder für praktische Zwecke ausgeschaltet ist.
Die Notwendigkeit eines gesonderten Einstellorgans für jede Zentrifuge zur Regelung der Strömungseigenschaften wird in den mei sten Fällen vermieden und selbst bei Verwendung sol cher Einstellorgane ist die Notwendigkeit der Nachstel lung dieser Organe praktisch verringert.
Die Vorteile der Erfindung lassen sich weitgehend in denjenigen Anlagen verwirklichen, bei denen vorzugs weise eine dritte Reinigungsstufe vorgesehen ist, selbst wenn die dritte Stufe herkömmlicher Art ist, z. B. wenn die tertiäre schmutzarme Fraktion nicht in eine Va kuumzone abgeleitet wird. Weitere Vorteile werden je doch erzielt, wenn die tertiären Auslässe ebenfalls in eine Vakuumzone münden. In ähnlicher Weise ist es vorzuziehen, wenn auch nicht erforderlich, dass die auf die dritte Stufe folgenden Reinigungsstufen ebenfalls so angeordnet sind, dass die brauchbaren schmutzarmen Suspensionen in eine Vakuumzone geleitet werden.
Vorteilhafterweise, jedoch nicht notwendigerweise, kann der Aufnehmer, in welchen die primäre brauch bare Stoffsuspension austritt, auch als Vakuumzone die nen, in welche der sekundäre schmutzarme Stoff einge leitet wird. In vielen Fällen ist die sekundäre schmutz arme Suspension ausreichend gereinigt, um als Stoff zur Papierherstellung verwendet werden zu können.
In anderen Fällen, besonders wenn ein sehr niedri ger Schmutzgehalt des zur Papierherstellung verwende ten Stoffes erforderlich ist, kann es wünschenswert sein, den sekundären schmutzarmen Stoff nochmals zu be handeln, indem er zur primären Reinigungsstufe zu rückgeleitet wird, um eine vollständigere Schmutzent fernung sicherzustellen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Auf nehmer in zwei Teile durch geeignete Trennmittel un terteilt in der Weise, dass der primäre schmutzarme Stoff zu dem einen Teil Zutritt erhält und der sekundäre schmutzarme Stoff zu dem anderen Teil, wobei beide Teile unter Vakuum gehalten werden. Zweckmässig ist innerhalb des Aufnehmers ein Wehr als Trennorgan vorgesehen, um den Vorrat an primärem schmutzarmem Stoff von dem sekundären schmutzarmen Stoff zu iso lieren, jedoch eine freie gegenseitige Verbindung zwi schen den evakuierten Räumen auf jeder Seite des Wehrs zuzulassen. Geeignete Auslässe und Leitungen ermöglichen, dass sekundärer schmutzarmer Stoff zu sammen mit primärem schmutzarmem Stoff am Wehr überläuft und von neuem der primären Reinigungsstufe zugeführt wird.
In ähnlicher Weise kann bei dieser Aus führungsform die schmutzarme Fraktion aus der tertiä ren Reinigungsstufe und den nachfolgenden Reinigungs stufen in den evakuierten Raum des Aufnehmers abge leitet werden. Die Auslässe für den brauchbaren Stoff aus der tertiären Reinigungsstufe können auf der glei chen Seite des Wehrs wie die Auslässe für den brauch baren Stoff aus der sekundären Stufe münden, oder es kann der brauchbare Stoff aus der primären und aus der sekundären Stufe, wenn der brauchbare Stoff aus der sekundären Stufe ausreichend rein ist, in den Aufneh mer auf der einen Seite des Wehrs geleitet werden, während der brauchbare Stoff aus der tertiären Stufe (und den nachfolgenden Stufen) in den Aufnehmer auf der anderen Seite des Wehrs geleitet werden kann.
Die Vakuumzone, in welche die sekundäre Fraktion und, wenn gewünscht, die nachfolgende schmutzarme Fraktion austritt, braucht nicht der Aufnehmer zu sein und kann eine gesonderte Kammer sein oder aus einer Anzahl gesonderter Kammern bestehen, die für diesen Zweck vorgesehen sind. Diese Kammern sind mit geeig neten Vakuumerzeugungseinrichtungen und Mitteln zur Wegführung entlüfteter sekundärer Suspension aus die sen versehen. Entlüftete sekundäre schmutzarme Sus pension kann aus der Sekundärkammer zur Papierma schine gefördert werden, oder sie kann zum Einlass der primären Reinigungsstufe zurückgeleitet werden.
Die Annahmefraktion aus den nachfolgenden Reinigungs stufen ist normalerweise zur Papierherstellung nicht aus reichend gereinigt, so dass sie aus den jeweiligen An nahmefraktion-Vakuumkammern, wenn solche verwen det werden, von neuem zur primären Reinigungsstufe zurückgeleitet wird.
Nachstehend ist die Erfindung beispielsweise näher erläutert.
In den beiliegenden Zeichnungen sind Ausführungs beispiele dargestellt und zwar zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausfüh rungsform, bei welcher der Aufnehmer als gemeinsame Vakuumzone für die schmutzarme Suspension aus der primären und aus der sekundären Reinigungsstufe dient, und Fig. 2 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform, bei welcher die schmutzarme Stoff suspension aus der sekundären Reinigungsstufe in eine Vakuumzone austritt, die von derjenigen getrennt ist, in welche die schmutzarme Stoffsuspension aus den pri mären Reinigungsstufen austritt.
Ferner ist bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform eine Vorrichtung dar gestellt, bei welcher die schmutzarme Stoffsuspension aus einer tertiären Reinigungsstufe ebenfalls in eine Vakuumzone austritt.
In Fig. 1 ist ein dreistufiges Reinigungs- und Ent lüftungssystem gezeigt. Die primäre Reinigungsstufe 1 und die sekundäre Reinigungsstufe 2 weisen je eine Anzahl Feststoffabtrennzentrifugen auf, die gewöhnlich als Hydrozyklone ausgebildet werden. Die in der pri mären Stufe befindlichen Feststoffabtrennzentrifugen sind mit 10 bezeichnet, während die in der sekundären Stufe befindlichen Zentrifugen mit 20 bezeichnet sind. Der Einfachheit halber ist die tertiäre Reinigungsstufe 3 als einziger Hydrozyklon 30 dargestellt, obwohl eine Anzahl solcher Vorrichtungen verwendet werden kann.
Die primäre Reinigungsstufe 1 und die sekundäre Reinigungsstufe 2 sind mit einem Stoffaufnehmer 15 verbunden. Der Aufnehmer 15 ist in zwei Zonen 41 und 42 durch ein Wehr 40 unterteilt.
Die Hydrozyklone 10 der ersten Reinigungsstufe 1 stehen mit der Zone 41 auf der einen Seite des Wehrs in Verbindung und die Hydrozyklone 20 der sekundären Reinigungsstufe 2 mit der Zone 42 auf der anderen Seite des Wehrs. Der Aufnehmer 15 ist durch eine Öffnung 16 und eine Leitung 17 mit einer nicht ge zeigten geeigneten Einrichtung zur Erzeugung und Auf rechterhaltung eines Vakuums innerhalb des Aufneh mers verbunden. Innerhalb der Zone 41 des Aufnehmers 15 wird ein Vorrat 43 von primärem gereinigtem und entlüfte tem Stoff gesammelt. Der Vorrat 43 ist zum Teil durch das Wehr 40 begrenzt, das ausserdem die maximale Höhe bestimmt, welche der Spiegel des Vorrats errei chen kann.
Das Wehr 40 hat daher zwei Aufgaben: es unterteilt den Aufnehmer in zwei Zonen, wodurch die primäre schmutzarme Stoffsuspension von der sekundä ren schmutzarmen Stoffsuspension isoliert und ferner verhindert wird, dass der Vorrat 43 über eine bestimmte Höhe ansteigt.
Ein ähnlicher Vorrat an sekundärer schmutzarmer Stoffsuspension (und primärer schmutzarmer Stoff suspension aus dem Vorrat 43, der am Wehr 40 über läuft) kann innerhalb der Zone 42 des Aufnehmers 15 aufrechterhalten werden, oder es kann der Aufnehmer 15 so gebaut werden, dass in die Zone 42 eintretende Suspension aus dieser ebenso schnell abgeleitet wird, wie sie eintritt. Wenn ein solcher Vorrat in der Zone 42 aufrechterhalten wird, wird sein Spiegel ebenfalls zweckmässig durch geeignete Mittel geregelt, beispiels weise durch ein Spiegelregelsystem herkömmlicher Art, das mechanisch, elektrisch oder pneumatisch arbeitet, oder durch die Verwendung eines weiteren Wehrs.
Die Hydrozyklone 10 der primären Reinigungsstufe sind parallelgeschaltet und ihre Einlässe sind durch eine Sammelleitung 11 verbunden, während ihre unteren Aus- lässe 12 durch eine Sammelleitung 13 miteinander ver bunden sind. Die Hydrozyklone 20 der sekundären Rei nigungsstufe 2 sind in ähnlicher Weise parallel ange ordnet und ihre Einlässe sind durch eine Sammelleitung 21 miteinander verbunden, während ihre unteren Aus- lässe 22 durch eine Sammelleitung 23 miteinander ver bunden sind.
Die Hydrozyklone 10 und 20 liefern entschmutzte Stoffsuspension aus ihren oberen Auslässen, welche bei den primären Hydrozyklonen 10 mit 18 bezeichnet sind und bei den sekundären Hydrozyklonen 20 mit 28. Die oberen Auslässe 18 der primären Hydrozyklone 10 ste hen mit der Zone 41 innerhalb des Aufnehmers 15 über Einlassrohre 19 in Verbindung. Die Einlassrohre 19 sind so angeordnet, dass sie über den Spiegel des Vor rats 43 hinausragen, der innerhalb des Aufnehmers 15 durch das Wehr 40 aufrechterhalten wird, so dass die Stoffsuspension in den Aufnehmer unter Entlüftungs- massnahmen oberhalb des Spiegels des Vorrats eintritt.
Die oberen Auslässe 28 der sekundären Hydrozyklone 20 stehen mit der Zone 42 innerhalb des Aufnehmers 15 über Einlassrohre 29 in Verbindung.
Eine Pumpe 34 saugt Verdünnungsabwasser aus der Siebpartie 3 zusammen mit frischem dickem Stoff aus einem nicht gezeigten Stoffzubereitungskasten oder ei ner anderen Quelle an. Der Anteil von Abwasser und dickem Stoff kann auf einen gewünschten Wert durch geeignete nicht gezeigte Regelvorrichtungen in an sich bekannter Weise geregelt werden. Die Einlassseite der Pumpe 34 ist ferner mit der Zone 42 im Aufnehmer 15 über eine Leitung 47 und eine Öffnung 48 sowie mit den oberen Auslässen 32 der Hydrozyklone 30 der ter tiären Reinigungsstufe über eine Leitung 49 verbunden. die Austrittsseite der Pumpe 34 ist über eine Leitung 35 mit der Einlasssammelleitung 11 der primären Reini gungsstufe verbunden.
Die unteren Auslässe 12 der primären Hydrozyklone 10 sind über die Auslasssammelleitung 13 und einen barometrischen Fallschenkel 38 mit dem Abschnitt 71 eines Verschlusstanks 70 verbunden, welch letzterer in zwei Abschnitte 71 und 72 durch eine Trennwand 73 unterteilt ist. Ferner sind nicht gezeigte geeignete Ein richtungen vorgesehen, die dazu dienen, unabhängig Verdünnungsabwasser den Abschnitten 71 und 72 zu- zuführen, um einen im wesentlichen konstanten (jedoch nicht unbedingt gleichen) Flüssigkeitsspiegel in jedem Abschnitt aufrecht zu erhalten. Die Konsistenz des Stoffes in den Abschnitten 71 und 72 braucht nicht die gleiche zu sein.
Die erwähnten Einrichtungen können von an sich bekannter Art sein, beispielsweise eine Pumpe von konstanter Drehzahl, die ein Abwasser volumen liefert, das geringfügig grösser als der erwartete Bedarf ist und daher mit einem Überlauf oder mit ei nem anderen Organ zur Aufrechterhaltung des Spiegels an geeigneten Stellen innerhalb jedes Abschnitts des Verschlusstanks 70 gekuppelt ist, oder gegebenenfalls eine Pumpe in Verbindung mit einer selbsttätigen Re geleinrichtung, die auf den Flüssigkeitsspiegel innerhalb jedes Abschnitts des Verschlusstanks anspricht.
Das je dem der Abschnitte des Verschlusstanks 70 zugeführte Abwasser verringert den Feststoffgehalt der Beschik- kung für die nachfolgenden Reinigungsstufen, wodurch der Wirkungsgrad dieser Stufen erhöht wird. Die Auf rechterhaltung eines konstanten Spiegels innerhalb des Verschlusstanks gewährleistet ferner, dass eine ausrei chende Flüssigkeitsdruckhöhe zur Verfügung steht, um eine Kavitation innerhalb der Pumpe 37 zu verhin dern.
Das für diesen Zweck verwendete Verdünnungs abwasser hat vorzugsweise einen verhältnismässig ge ringen Feststoffgehalt und kann von der Siebpartie oder einer anderen geeigneten Quelle an einer Stelle abgezo gen werden, die vom Stoffauflauf 75 entfernt ist.
Der verdünnte Primärstufenstoff wird durch die Pumpe 37 aus dem Abschnitt 71 des Verschlussbehäl- ters 70 zur Einlasssammelleitung 21 der sekundären Hydrozyklonen 20 gefördert, wobei die Suspension den Hydrozyklonen mit ausreichender Kraft zugeführt wird, um die Klassierung der Suspension in schmutzarme und mit Verschmutzungen angereicherte Fraktionen zu er zielen, wie vorangehend beschrieben.
Die Auslässe 22 der sekundären Hydrozyklone 20 sind über die Sam- melleitung 23 und einen barometrischen Fallschenkel 24 mit dem Abschnitt 22 des Verschlusstanks 70 verbun den. Zusätzliches Verdünnungsabwasser wird zweck mässig dem Abschnitt 72 für den nachfolgend beschrie benen Zweck und in der nachfolgend beschriebenen Weise zugeführt.
Die verdünnten Sekundärstufenstoffe werden aus dem Abschnitt 72 des Verschlusstanks 70 durch eine Pumpe 55 über eine Leitung 56 abgesaugt und über eine Leitung 57 zum Einlass 31 des tertiären Hydrozy- klons 30 gefördert. Der obere Auslass 32 des tertiären Hydrozyklons 30 ist über die Leitung 49 mit der Saug seite der Speisepumpe 34 verbunden, so dass tertiärer schmutzarmer Stoff von neuem der primären Reini gungsstufe 1 zugeführt wird.
Das tertiäre mit Verschmut zungen angereicherte Konzentrat wird über einen ba rometrischen Fallschenkel 59 und einen geeigneten Ver- schlusstank 60 zur Abwasserleitung abgeleitet. Ventile 61, 62 und 63 dienen zur Einstellung der Strömungs geschwindigkeit zur primären, zur sekundären und zur tertiären Reinigungsstufe, wenn gewünscht. Gereinigter und entlüfteter Stoff wird aus dem Vor rat 43 in der Zone 41 des Aufnehmers 15 durch eine Pumpe 78 über eine Öffnung 45 und eine Leitung 46 abgezogen.
Der Stoff wird über eine Leitung 73 zum Stoffauflauf 75 einer Papiermaschine gefördert und von diesem zum Sieb 76 der Maschine. Ein Papiermaschi- nenventil 74 in der Leitung 73 ermöglicht eine Rege lung der Strömungsgeschwindigkeit des Stoffes durch die Bedienungsperson.
Es sind Einrichtungen zur Einspritzung von Ver dünnungsabwasser in die Stoffsammelleitung 13 der primären Reinigungsstufe 1 über eine Leitung 51 vor gesehen. Die Einspritzgeschwindigkeit wird durch ein Ventil 52 in der Leitung 51 geregelt. In ähnlicher Weise kann Verdünnungsabwasser in die Stoffsammelleitung 23 der sekundären Reinigungsstufe 2 über eine Leitung 53 mit einer Geschwindigkeit eingespritzt werden, wel che durch ein Ventil 54 geregelt wird.
Die Einspritzung von Verdünnungsabwasser in die Stoffsammelleitungen auf diese Weise verhindert, dass sich Feststoffe in diesen in dem erforderlichen oder gewünschten Masse auf bauen.
Da die Leitungen 24 und 38 als barometrische Ab fallschenkel wirken, müssen die Sammelleitungen 13 und 23 über die Oberfläche der Flüssigkeit in den Ab schnitten des Verschlusstanks 70, mit denen sie in Verbindung stehen, um mindestens etwa 10,36 m an gehoben werden. In ähnlicher Weise muss der Abweis- auslass des tertiären Hydrozyklons 30 um etwa 10,36 m oberhalb der Oberfläche der Flüssigkeit im Verschluss- behälter 60 angehoben werden, wenn die Leitung 59 als barometrischer Fallschenkel dienen soll, wie gezeigt.
Je de der als barometrischer Fallschenkel dienenden Lei tungen ist mit dem Abweisauslass bzw. mit der Sam- melleitung mit Luftausschluss an ihrem oberen Ende verbunden und erstreckt sich an ihrem unteren Ende bis unter die Oberfläche der Flüssigkeit im Verschluss- behälter.
Im Betrieb der in Fig. 1 dargestellten Ausführungs form wird frischer dicker Stoff, Abwasser aus der Sieb partie 33 und zurückgeleiteter schmutzarmer sekundä rer und tertiärer Stoff durch die Pumpe 34 über die Leitung 35 und von dieser zur primären Reinigungs stufe 1 gefördert. Der Stoff tritt in die primäre Reini gungsstufe durch die Sammelleitung 11 ein, von der er zu den Einlässen der Hydrozyklone 10 gelangt.
Der Förderdruck der Pumpe 34 wird so eingestellt, dass er ausreicht, die in die Hydrozyklone eintretende Suspen sion in zwei Fraktionen zum Trennen, nämlich in eine schmutzarme Fraktion, die aus den Auslässen 18 aus tritt, und in eine mit Verschmutzungen angereicherte Fraktion, die aus den Auslässen 12 austritt. Die zur An nahme bestimmte schmutzarme Fraktion nimmt ihren Weg durch die Rohre 19 in den abgesaugten Raum oberhalb des Vorrats 43 innerhalb der Zone 41 des Aufnehmers 15, in welche sie in Form eines Sprüh strahls austritt, wodurch die Suspension entlüftet wird.
Gegebenenfalls können die oberen Enden der Rohre 19 mit nicht gezeigten Düsen ausgerüstet werden, um die Zerstäubung der Suspension zu begünstigen. Der ge reinigte und entlüftete Stoff sammelt sich im Vorrat 43 innerhalb des Aufnehmers, aus dem er in der erforder lichen Weise abgezogen werden kann.
Zweckmässig wird der Vorrat 43 während des Be triebs auf einer konstanten Höhe gehalten, wodurch die Regelbarkeit des Papierherstellungsvorgangs noch wei ter erleichtert wird. Dies kann dadurch erreicht werden, dass die Strömung der Stoffsuspension zum Vorrat 43 im Aufnehmer 15 und aus diesem so eingestellt wird, dass Stoff ständig am Wehr 40 überläuft. Die Strö mungsgeschwindigkeit der der primären Reinigungsstufe 1 durch die Pumpe 34 zugeführten Stoffsuspension wird daher vorzugsweise so eingestellt, dass die Strömung der primären schmutzarmen Stoffsuspension in den Aufneh mer 15 die Entnahmegeschwindigkeit aus dem Vorrat 43 etwas überschreitet.
Dies hat zur Folge, dass das Niveau des Vorrats 43 innerhalb des Aufnehmers an steigt, bis es eine durch das Wehr bestimmte Stelle er reicht, jedoch kann es nicht wesentlich über diese Höhe ansteigen, da überschüssiger primärer schmutzarmer Stoff, der dann in den Aufnehmer eintritt, am Wehr 40 in die Zone 42 des Aufnehmers überlaufen würde, wo er sich mit dem sekundären schmutzarmen Stoff ver mischt. Auch kann das Niveau nicht unter die Höhe des Wehrs abfallen, so lange die Strömungsgeschwindigkei ten das vorangehend beschriebene Verhältnis beibehal ten.
Die aus den Abweisauslässen 12 austretende primä re, mit Verschmutzungen angereicherte Fraktion wird in der Sammelleitung 13 gesammelt und gelangt von dieser durch den barometrischen Fallschenkel 38 in den Ab schnitt 71 des Verschlusstanks 70. Dem Abschnitt 71 des Verschlusstanks 70 wird Verdünnungsabwasser, vorzugsweise von niedrigem Feststoffgehalt, zugesetzt, um den primären mit Verschmutzungen angereicherten Stoff für eine wirksamere Behandlung in der sekundären Reinigungsstufe 2 zu verdünnen.
Bei einem typischen Betrieb kann beispielsweise der Feststoffgehalt des pri mären, mit Verschmutzungen angereicherten Stoffes loio oder mehr betragen und ausreichendes Verdünnungsab wasser kann zugesetzt werden, um den Feststoffgehalt auf etwa 0,4% oder weniger herabzusetzen. Der ver- dünnte primäre, mit Verschmutzungen angereicherte Stoff wird aus dem Abschnitt 71 des Verschlusstanks 70 durch die Pumpe 37 abgezogen,
welche ihn über die Leitung 44 zur sekundären Reinigungsstufe 2 fördert. Die Beschickung der sekundären Reinigungsstufe 2 wird auf die Hydrozyklone 20 über die Sammelleitung 21 verteilt. wobei die Suspension den Hydrozyklonen mit einer für die Trennung ausreichenden Kraft zuge führt wird. Die sekundären Hydrozyklone, die in der vorangehend beschriebenen Weise arbeiten, trennen die primäre mit Verschmutzungen angereicherte Fraktion in eine sekundäre schmutzarme Fraktion und in eine se kundäre mit Verschmutzungen angereicherte Fraktion. Die sekundäre schmutzarme Fraktion wird durch die sekundären Auslässe 28 abgeleitet und gelangt über die Einlassrohre 29 in die Zone 42 des Aufnehmers 15, welche durch die Vakuumerzeugungseinrichtung eben falls unter Vakuum gehalten wird.
Durch das Austreten dieses Stroms in eine im wesentlichen flüssigkeitsfreie Zone unter unteratmosphärischem Druck werden die Wirkungen der verschiedenen Strömungseigenschaften der Hydrozyklone 20 auf ein Mindestmass herabge setzt oder ausgeschaltet und wird die Regelbarkeit des Verfahrens verbessert. Der sekundäre schmutzfreie Stoff wird aus der Zone 42 des Aufnehmers 15 über die Lei tung 47 zum Einlass der Pumpe 34 abgeleitet, so dass er von neuem zur primären Reinigungsstufe 1 in Um lauf gesetzt wird.
Die sekundäre mit Verschmutzungen angereicherte Fraktion tritt durch die Auslässe 22 aus, strömt durch die Auslasssammelleitung 23 und den barometrischen Fallschenkel 24 und wird im Abschnitt 72 des Ver- schlusstanks 70 gesammelt. An dieser Stelle wird Ver dünnungsabwasser zugesetzt, um den Feststoffgehalt des der tertiären Reinigungsstufe 3 zuzuführenden Stoffes zu verringern. Die gesammelte und verdünnte sekundäre, mit Verschmutzungen angereicherte Fraktion wird aus dem Abschnitt 71 des Verschlusstanks 70 über die Lei tung 56 durch die Pumpe 55 abgezogen und über die Leitung 57 der tertiären Reinigungsstufe 3 zugeführt.
Die Suspension tritt in den Hydrozyklon 30 durch einen tangentialen Einlass 31 mit einer für die Trennung in eine mit Verschmutzungen angereicherte und in eine schmutzarme Fraktion ausreichenden Kraft ein. Die ter tiäre mit Verschmutzungen angereicherte Fraktion wird durch den barometrischen Fallschenkel 59 und den Ver- schlusstank 60 abgeleitet. Die tertiäre schmutzarme Fraktion wird wieder zur primären Reinigungsstufe über den Auslass 32, die Leitung 49 und die Pumpe 34 zu rückgeleitet.
Gereinigter und entlüfteter Papierstoff wird aus dem Vorrat 43 im Aufnehmer 15 in der erforderlichen Weise durch die Öffnung 45 und die Leitung 46 durch die Pumpe 78 abgezogen. Die Pumpe 78 fördert den Stoff über die Leitung 73 beispielsweise zum Stoffauflauf 75 einer Papiermaschine. Die Fliessgeschwindigkeit des Stoffes zum Stoffauflauf wird in der herkömmlichen Weise durch das Papiermaschinenventil 44 in der Lei tung 73 geregelt.
Die Menge der Beschickung jeder der drei Reini gungsstufen kann, wenn gewünscht, durch eine geeig nete Einstellung von Ventilen 61, 62 und 63 geregelt werden. Bei einem typischen Papierherstellungsvorgang, der etwa 56,8 m3/min fertigen Stoffes erfordert, kön nen die Strömungsgeschwindigkeiten innerhalb des Sy stems zweckmässig 60,6 m3/min zur primären Reini gungsstufe, 11,4 m3/min zur sekundären Reinigungs stufe und 3,79 m3/min zur tertiären Reinigungs stufe betragen. Wenn der Beschickungsstoff eine relativ grössere Schmutzkonzentration enthält, können die Strö mungsgeschwindigkeiten zur sekundären und zur tertiä ren Reinigungsstufe anteilmässig erhöht sein.
In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform der Er findung schematisch dargestellt. Der Einfachheit halber wurden gleichen Elementen die gleichen Bezugsziffern wie in Fig. 1 gegeben und wird die Beschreibung der entsprechenden Teile nicht wiederholt. Bei der Ausfüh rungsform nach Fig. 2 ist die primäre Reinigungsstufe 1 mit dem Aufnehmer 80 verbunden, während die se kundäre und die tertiäre Reinigungsstufe mit einem ge sonderten Tank 90 verbunden sind. Der Aufnehmer 80 und der Tank 90 sind beide mit einer nicht gezeigten geeigneten Vakuumerzeugungseinrichtung über eine Öff nung 81 und eine Leitung 82 bzw. eine Öffnung 91 und eine Leitung 92 verbunden.
Die Hydrozyklone 10 der primären Reinigungsstufe 1 stehen mit dem Inneren des Aufnehmers 80 durch die Einlassleitungen 19 in Ver bindung, welche über den Spiegel des Vorrats 43 aus gereinigtem und entlüftetem Stoff hinausragen.
Wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1 wird der Spiegel des Vorrats 43 zweckmässig auf einer konstan ten und bestimmten Höhe durch die Verwendung eines Wehrs 40 und durch die Zufuhr von primärem schmutz- armem Stoff zum Aufnehmer 80 mit einer Geschwin digkeit, die zumindest geringfügig grösser als die Ge schwindigkeit ist, mit welcher als Produkt entlüfteter Stoff aus diesem abgezogen wird, gehalten. Aus dem Vorrat 43 überlaufender primärer, zur Annahme be stimmter Stoff wird zur primären Reinigungsstufe 1 durch Pumpen 78 und 34 über Leitungen 84, 79 und 35 zurückgeleitet.
Zur Aufrechterhaltung eines konstan ten Druckgefälles im Vorrat 43 können auch andere Mittel als die gezeigten und beschriebenen vorgesehen werden oder es können solche Mittel überhaupt weg gelassen werden.
Die Hydrozyklone 20 der sekundären Reinigungs stufe 2 stehen mit dem abgesaugten Inneren des Tanks 90 über Einlassleitungen 9 in Verbindung. Es können Ventile 25 zwischen den Annahmeauslässen 28 der Hydrozyklone 20 und den Einlassrohren 29 vorgesehen werden, welche dann dazu dienen, die Strömungseigen schaften jedes der sekundären Hydrozyklone 20 einzeln einzustellen, jedoch sind solche Ventile nicht unerläss- lich.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 steht der ter tiäre Hydrozyklon 30 ebenfalls mit dem abgesaugten Inneren des Tanks 90 durch ein Einlassrohr 39 in Ver bindung, so dass ebenfalls schmutzarme Stoffsuspension in eine Vakuumzone austritt. Gegebenenfalls kann der tertiäre Hydrozyklon schmutzarmes Annahmematerial in eine gesonderte Vakuumzone, beispielsweise in ein drittes, ebenfalls unter Vakuum gehaltenes Gefäss lie fern.
Gegebenenfalls kann der Tank 90 in zwei Zonen unterteilt werden, um den tertiären schmutzarmen Stoff von dem sekundären schmutzarmen Stoff zu isolieren, beispielsweise durch die Anordnung eines Wehrs inner halb des Tanks, welch letzterer dem in Fig. 1 darge stellten Aufnehmer ähnlich sein kann. Bei der darge stellten Ausführungsform werden jedoch der sekundäre schmutzarme Stoff und der tertiäre schmutzarme Stoff innerhalb des Tanks 90 miteinander vermischt und aus diesem durch eine Öffnung 93 und eine Leitung 94 ab geleitet. Die Leitung 94 verbindet den Tank 90 mit der Saugseite der Pumpe 34, so dass der sekundäre und tertiäre schmutzarme Stoff zur primären Reinigungs stufe 1 zurückgeleitet werden kann.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform wird ein barometrischer Fallschenkel zum Abziehen von mit Verschmutzungen angereichertem Stoff aus der Aus- lasssammelleitung 13 der primären Reinigungsstufe ver wendet, während bei der Ausführungsform nach Fig. 2 die primäre Reinigungsstufe in einer geringeren Höhe befindlich dargestellt ist, was ausschliesst, dass die Lei tung 85 auf diese Weise wirkt.
Um eine Kavitation in nerhalb der Pumpe 37 zu verhindern und einen schwan kenden Rückdruck in der Sammelleitung 13 zu vermei den, der zu entsprechenden Schwankungen innerhalb der primären Hydrozyklone 10 und damit zu einem unregelmässigen Betrieb führen würde, ist es zweck- mässig, innerhalb der Leitung 85 einen konstanten Flüssigkeitsspiegel aufrecht zu erhalten. Um dies zu er reichen, kann eine beliebige Zahl von Mitteln verwen det werden.
Wie in Fig. 2 gezeigt, ist ein Fühlorgan vorgesehen, das auf den Flüssigkeitsspiegel in der Lei tung 85 anspricht und mit einer Einrichtung verbunden ist, welche Verdünnungswasser in die Leitung entspre chend dem gemessenen Niveau der Flüssigkeit in dieser gelangen lässt. Hierdurch werden grössere oder gerin- gere Mengen Verdünnungsabwasser der Leitung 85 zu gesetzt, wodurch der Flüssigkeitsspiegel im wesentlichen konstant oder innerhalb bestimmter Grenzen gehalten wird.
Das auf diese Weise zugesetzte Verdünnungsabwas ser dient ferner zur Verdünnung des primären mit Ver schmutzungen angereicherten Stoffes, wodurch dessen Feststoffgehalt in erwünschter Weise herabgesetzt wird, bevor er der sekundären Reinigungsstufe 2 zugeführt wird. Das für diesen Zweck verwendete Verdünnungs abwasser hat vorzugsweise einen niedrigen Feststoff gehalt.
In Betrieb wird frischer Stoff, Verdünnungsabwas ser aus der Siebpartie 33 und von neuem in Umlauf gesetzter sekundärer und tertiärer schmutzarmer Stoff zusammen mit am Wehr 40 innerhalb des Aufneh mers 80 überlaufenden primären annehmbaren Stoff durch die Pumpe 34 über die Leitung 35 in die Primär- Einlasssammelleitung 11 gefördert, welche den Stoff auf die Einlässe der primären Hydrozyklone 10 verteilt. Die Fliessgeschwindigkeit zur primären Reinigungsstufe 1 kann durch eine entsprechende Einstellung des Ventils 61 in der Leitung 35 geregelt werden. Der Stoff tritt in die Hydrozyklone mit einer zum Trennen ausreichen den Kraft ein.
Eine primäre schmutzarme Fraktion tritt durch die primären Auslässe 18 aus und eine pri märe mit Verschmutzungen angereicherte Fraktion tritt durch die primären Auslässe 12 aus. Die primäre, mit Verschmutzungen angereicherte Fraktion aus den ein zelnen Hydrozyklonen sammelt sich in der Sammellei- tung 13 und fliesst von dieser durch die Leitung 85 zum Einlass der Pumpe 37.
Verdünnungsabwasser wird durch die Leitung 89 mit einer Geschwindigkeit zugesetzt, welche durch die Einstellung des Ventils 88 entsprechend einem Signal geregelt wird, das vom Niveaufühlorgan 86 und vom Regler 87 empfangen wird. Das auf diese Weise zu gesetzte Verdünnungsabwasser setzt den Feststoffgehalt des primären mit Verschmutzungen angereicherten Stof fes auf einen Wert herab, welcher einen wirksameren Betrieb der sekundären Reinigungsstufe 2 ermöglicht.
Durch eine Regelung des Flüssigkeitsspiegels in der Lei tung 85 innerhalb bestimmter Grenzen werden ferner Endwerte vermieden, bei welchen entweder die Hydro- zyklone 10 überflutet werden würden oder eine Kavi- tation innerhalb der Pumpe 37 stattfinden kann.
Die verdünnte primäre, mit Verschmutzungen ange reicherte Suspension wird durch die Pumpe 37 über die Leitung 44 mit einer Geschwindigkeit gefördert, welche durch das Ventil 62 geregelt wird, und von die ser zur Sekundär-Einlasssammelleitung 21, von der aus sie den sekundären Hydrozyklonen 20 zugeführt wird. Die sekundären Hydrozyklone trennen den primären, mit Verschmutzungen angereicherten Stoff in eine se kundäre schmutzarme Fraktion, welche durch die Se- kundärauslässe 28 austritt, und in eine sekundäre mit Verschmutzungen angereicherte Fraktion.
Der sekundä re schmutzarme Stoff fliesst dann durch die Einlass- rohre 29 in den Tank 90, wobei er aus den Einlassroh- ren 29 als Sprühstrahl oder Nebel austritt, der wegen des im Tank aufrechterhaltenen Vakuums leicht entlüftet werden kann. Der sekundäre schmutzarme Stoff fällt dann auf den Boden des Tanks 90 und wird zum Ein- lass der Pumpe 34 durch die Öffnung 93 und die Leitung 94 zurückgeführt, so dass er von neuem zur primären Reinigungsstufe 1 in Umlauf gesetzt wird.
Ge gebenenfalls kann eine Anordnung vorgesehen werden, um einen Vorrat angesammeltem sekundärem schmutz armem Stoff innerhalb des Tanks 90 zu halten, obwohl dies nicht erforderlich ist, da der Stoff so rasch abge saugt werden kann, als er eintritt.
Der sekundäre mit Verschmutzungen angereicherte Teil wird aus den sekundären Abweisauslässen 22 in die sekundäre Auslasssammelleitung 23 abgeleitet und fliesst dann durch den barometrischen Fallschenkel 24 zum Verschlusstank 95, in welchem er durch zusätzli ches Verdünnungsabwasser zur Einstellung seines Fest stoffgehalts verdünnt wird. Der verdünnte sekundäre, mit Verschmutzungen angereicherte Stoff wird aus dem Verschlusstank 95 über<I>die</I> Leitung 56 durch die Pum pe 55 abgezogen, welche ihn über die Leitung 57 mit einer Geschwindigkeit fördert, die durch das Ventil 63 geregelt wird, und dann zur tertiären Reinigungsstufe 3.
Der verdünnte sekundäre mit Verschmutzungen an gereicherte Stoff tritt in die tertiären Hydrozyklone 30 durch den Einlass 31 ein und wird in diesem unter Bil dung eines tertiären schmutzarmen Stoffes und eines tertiären mit Verschmutzungen angereicherten Konzen trats getrennt.
Der tertiäre schmutzarme Stoff wird aus dem Hydro- zyklon 30 durch den Auslass 32 abgeleitet und fliesst dann durch das Einlassrohr 39 in das Innere des Tanks 90, in welchem er als Sprühstrahl oder Nebel austritt, der sich mit dem sekundären schmutzarmen Stoff ver mischt. Dieser vermischte Stoff wird aus dem Tank 90 durch die Öffnung 93 in der vorangehend beschriebenen Weise abgeleitet. Der tertiäre mit Verschmutzungen an gereicherte Stoff tritt aus dem unteren oder Auslass der tertiären Hydrozyklone 30 aus, fällt durch den baro metrischen Fallschenkel 59 und wird im Verschlusstank 60 gesammelt, aus welchem er abgeleitet werden kann.
Die primäre schmutzarme Suspension wird aus den primären Auslässen 18 abgeleitet und tritt durch die Rohre 19 hindurch, aus denen sie in den Aufnehmer 80 als Sprühstrahl oder Nebel austritt und entlüftet wird. Der versprühte Stoff fällt dann nach unten und wird als Vorrat 43 am Boden des Aufnehmers ge sammelt, von wo er in der erforderlichen Weise zur Verwendung für die Papierherstellung in der voran gehend beschriebenen Weise abgezogen werden kann.
Die Strömungsgeschwindigkeit der Stoffsuspension zur primären Reinigungsstufe wird zweckmässig so ein gestellt, dass die primäre annehmbare Suspension in den Aufnehmer mit einer Geschwindigkeit eintritt, die etwas grösser als die Geschwindigkeit ist, mit der sie durch die Leitung 46 abgezogen und der Papiermaschi ne zugeführt wird. Infolgedessen läuft primärer annehm barer schmutzarmer Stoff, der das Fassungsvermögen des Vorrats 43, welches durch das Wehr 40 bestimmt wird, übersteigt, am Wehr über und wird zusammen mit sekundärem und tertiärem annehmbarem schmutzar mem Stoff zur primären Stoffreinigungsstufe zurückge leitet.
Im Vorangehenden sind Verfahren und Einrichtun gen beschrieben, durch welche die Vorteile der Erfin dung erzielt werden können, jedoch ist diese Beschrei bung nur beispielsweise gegeben. Zum Beispiel ist es nicht erforderlich, dass der sekundäre und tertiäre, mit Verschmutzungen angereicherte Stoff durch barometri sche Fallschenkel abgezogen wird. Wie im Falle der pri- mären Reinigungsstufe kann die sekundäre und/oder die tertiäre Reinigungsstufe sich in einer geringeren Höhe befinden, so lange Einrichtungen vorgesehen sind, welche gewährleisten, dass der mit Verschmutzungen angereicherte Stoff unter Luftausschlussbedingungen ab gezogen wird, welche ferner die Aufrechterhaltung eines gleichmässigen Rückdruckes auf die sekundären und tertiären Hydrozyklone ermöglichen.
Daher sind die bei der Ausführungsform nach Fig. 2 dargestellten Mittel zum Abziehen des primären mit Verschmutzungen an gereicherten Stoffes auch für die sekundäre und/oder die tertiäre Reinigungsstufe anwendbar.
Bei anderen Ausführungsformen können die primä ren Hydrozyklone durch Zentrifugen ersetzt werden und/oder die tertiäre Reinigungsstufe kann weggelassen werden oder es können mehr als drei Reinigungsstufen vorgesehen werden. Dies sind nur einige wenige der möglichen Modifikationen im Rahmen der Erfindung.
Method for treating a paper stock suspension and device for carrying out this method The invention relates to a method for treating a paper stock suspension, wherein a closed stock receiver is kept at a pressure significantly lower than atmospheric pressure, the paper stock suspension to a primary cleaning stage with a force that is sufficient to separate the substance into a primary low-dirt fraction and a primary fraction rich in soiling,
the primary dirt-poor stock suspension is introduced into the stock pick-up with venting measures, a stock of de-aerated stock suspension is collected within the pick-up, the de-aerated stock suspension obtained as a product is withdrawn from the stock in the pick-up and the primary stock suspension enriched with soiling goes to a secondary cleaning stage is supplied with a force sufficient to effect the separation of the suspension into a secondary fraction poor in dirt and a secondary fraction enriched with dirt.
In papermaking, the aqueous paper stock suspension should be fed to the paper machine free of impurities or dirt and free of undesirable large particles of the material used for papermaking, in order to obtain paper of satisfactory quality. One method of cleaning paper stock to remove such particles is to pass the stock suspension through solids separation centrifuges which sort the suspension into two fractions, the first of which is a usable soil-free stock while the second is separated with Pollution is enriched substance.
The contaminated fraction obtained in this way usually contains a substantial amount of recoverable material and can therefore be passed through a secondary purification step from such solids separation centrifuges. Several purification stages can even be provided in order to achieve the highest possible recovery of usable fiber material and other material. Since progressively smaller suspension volumes are processed by each subsequent cleaning stage, fewer cleaning units need to be provided in each subsequent stage.
Most conventional solids separation centrifuges separate one type of suspended solids from another under the action of centrifugal and centripetal forces. A centrifuge, for example, generates these forces through rapid mechanical rotation. More often, however, a device is used for the intended purpose which generates the desired forces by regulating the flow path of the liquid within the separator.
In the case of cyclone separation, for example, the classification takes place through flow structures which are generated by pressure injection of the feed into the solids separation device through a tangential inlet. Such liquid cyclones are commonly referred to as hydrocyclones and are described in U.S. Patent 2,377,524, among others.
The term solids separation centrifuge used here is understood to mean all devices in which centrifugal and / or centripetal forces are used to carry out the classification.
In a multi-stage cleaning process, for example, a large number of hydrocyclones can be used, which are connected in parallel within each cleaning stage, while the various stages are connected in series. For example, a typical plant may include 80 hydrocyclones in the primary cleaning stage, twelve hydrocyclones in the secondary stage, and eight hydrocyclones in the subsequent stages.
The newer paper making process takes advantage of the finding that higher quality paper is obtained when the aqueous pulp solution is deaerated and cleaned. The venting can be done by atomizing the stock suspension into a closed tank or container that is kept under a vacuum that is suitably about 7.6 mm mercury column above the pressure at which the substance boils. Methods and devices for simultaneous venting and cleaning have also been developed and are described in U.S. Patents 2,717,536, 2876860 and 2931503 be.
The invention is directed to an improved method and an improved device for performing both the cleaning and the deaeration of the substance with improved controllability over the known methods. The method and the device according to the invention are intended to ensure that the stock suspension fed to the paper machine has greater uniformity both in terms of the flow velocity and the solid matter. This results in an increased uniformity in the weight and in the thickness of the paper as well as a higher quality, which advantages are of increased importance in modern high-speed machines.
An additional advantage is a higher yield of usable paper stock.
Commercially available solids separation centrifuges often vary in their operating characteristics. The degree of solids separation that is fed within each unit at constant feed rate and flow rate can also vary. The proportion of the feed that is deposited as a contaminated suspension can vary considerably from hydrocyclone to hydrocyclone within a given stage.
Such changes can be tolerated in the primary purification stage, partly because excreted fibers can be recovered in subsequent purification stages, while the changes mentioned in the secondary and subsequent purification stages cannot be readily accepted for at least two reasons. Firstly, excessive excretion of usable fibers in the secondary stage cannot be economically corrected in the subsequent stages and can lead to overloading of the subsequent stage or stages, which results in an increased amount of fiber excretion in these stages and ultimately an increase in the amount of fiber reaches the wastewater at the last separation stage.
Conversely, insufficient excretion of the suspension is accompanied by a higher concentration of dirt in the material intended for use. Second, changes in the flow properties of the secondary hydrocyclones cause work with vibrations or shocks, which is ultimately reflected in fluctuations in the flow of the cleaned and deaerated stock to the paper machine and thus in fluctuations in the weight and thickness of the finished paper. It has also been found that fluctuations in the operation of the secondary hydrocyclones adversely affect the performance of the overall cleaning and ventilation system.
The effect of such fluctuations was increasing disturbances within the system which seriously affected the paper quality. To compensate for these flow fluctuations, means for individually setting the flow properties of each hydrocyclone, for example by using valves that were connected to one or both outlets of the individual hydrocyclones, were previously provided. These valves make it possible to adjust the pressure drop across the hydrocyclones and thus to a certain extent compensate for the fluctuations in the flow properties.
However, the use of such means to adjust the flow characteristics of the hydrocyclones has created many additional problems. Changing the setting of one of the hydrocyclones can easily affect the operating characteristics of the others in the same bank or stage, requiring the others to be set and readjusted, and it is difficult to set a large number of valves separately to achieve a balanced and properly working system and time consuming. Even minor changes in the desired grade or weight of the paper or in the type of feed suspension require frequent readjustments, during which the quality of the finished paper changes again.
The yield of finished paper of the desired quality from the feed is therefore reduced. The use of the valves mentioned has also led to an increased pressure drop across the cleaning stages and thus to higher pumping costs.
In the context of the invention it was found that it is possible to overcome the problems mentioned and to achieve a high yield of pure and deaerated paper stock with an easily controllable and easily adjustable system. The device and the method according to the invention deliver paper stock with a uniform solids content at a uniform speed. The invention also enables the quality level or the weight of the paper produced to be set quickly without laborious readjustment of each hydrocyclone.
Due to the increased uniformity of the flow properties, which is achieved by using the invention, the risk of instability of the system is greatly reduced. The inventive Stoffbehandlungseinrich device can therefore be put into operation with much greater simplicity and speed and requires much less attention from trained operators during operation. These advantages lead to higher yields, since ultimately a smaller amount of paper of differing quality is obtained.
The method according to the invention is characterized in that the secondary low-dirt stock suspension is introduced from each secondary cleaning stage into a vacuum zone above a liquid present therein and that the secondary stock suspension enriched with soiling is conveyed away from this vacuum zone with ventilation measures.
The device for carrying out the method is characterized by a primary cleaning stage and a series-connected secondary cleaning stage, each of which has at least one solids separation centrifuge with an inlet and a first and a second outlet, the centrifuges of each stage connected in parallel are, means for introducing suspension into the primary centrifuge, a substance ventilation station with a pick-up for collecting deaerated stock suspension, which pick-up has an outlet for the discharge of stock suspension from the stock and is provided with a device,
through which a substantially below atmospheric pressure lying gender pressure is maintained in the transducer, a device for achieving a predetermined level of the vented substance in the transducer, a means for introducing primary low-dirt suspension from the mentioned primary first outlets into the transducer above half the surface of the reservoir in these under ventilation measures, and means for the promotion of secondary suspension enriched with contamination from secondary second outlets under ventilation measures,
Means for introducing secondary low-dirt suspension from each centrifugal separator of the relevant stage into a vacuum zone above the level of a liquid present in this zone with ventilation measures, means for conveying away deaerated secondary low-dirt suspension from the vacuum zone into which it has been introduced.
Furthermore, means can be provided through which pulp suspension is passed into the inlets of the primary solids separation centrifuges with sufficient force to effect the division of the feed into a primary low-dirt fraction and a primary contaminated-enriched fraction. Furthermore, means can be provided through which the excreted primary, contaminated-enriched suspension can be fed into the inlets of the secondary solids separation centrifuges with sufficient force to achieve a similar separation of this suspension into a secondary low-contaminated fraction and a secondary contaminated-enriched fraction to effect.
In addition, means are provided through which the secondary pulp suspension enriched with contaminants can be introduced into a vacuum zone with ventilation measures.
Furthermore, means for introducing the primary low-dirt suspension into the receiver can be provided with ventilation measures, expediently by introducing the pulp suspension in the form of a spray jet or mist. Means are also provided through which air from the outlets of both the primary and the secondary centrifuges is removed and through which secondary suspension enriched with contamination from the secondary outlets are promoted under ventilation measures. The secondary suspension, enriched with soiling, can be fed to subsequent cleaning stages or discharged as waste water.
The subsequent cleaning stages can advantageously be similar to the secondary cleaning stage described above, although the subsequent stages may require a smaller number of centrifuges due to the smaller volume of the suspension to be treated.
Unexpectedly, it was found that considerable advantages can be achieved if the secondary low-dirt fraction is diverted to a vacuum zone with ventilation measures instead of, for example, to a conventional liquid-filled collecting line. The fluctuations in the flow properties of the secondary solids separation centrifuges are reduced to such an extent that they are no longer of major importance and their effect on the functioning of the system as a whole is greatly weakened or switched off for practical purposes.
The need for a separate adjustment element for each centrifuge to control the flow properties is avoided in most cases and even when using such adjustment elements, the need for adjustment of these elements is practically reduced.
The advantages of the invention can largely be realized in those systems in which a third cleaning stage is preferably provided, even if the third stage is of a conventional type, e.g. B. if the tertiary low-dirt fraction is not diverted into a vacuum zone. However, further advantages are achieved if the tertiary outlets also open into a vacuum zone. Similarly, it is preferable, although not required, that the cleaning stages following the third stage are also arranged so that the useful low-dirt suspensions are directed into a vacuum zone.
Advantageously, but not necessarily, the sensor into which the primary usable stock suspension emerges can also serve as a vacuum zone into which the secondary low-dirt substance is introduced. In many cases the secondary dirt poor suspension is sufficiently purified to be used as a papermaking fabric.
In other cases, particularly when a very low soil content of the papermaking fabric used is required, it may be desirable to treat the secondary low soil fabric again by returning it to the primary cleaning stage to ensure more complete soil removal.
In a preferred embodiment, the receiver is divided into two parts by suitable separating means in such a way that the primary low-dirt material is given access to one part and the secondary low-dirt material to the other part, both parts being kept under vacuum. A weir is expediently provided as a separating organ within the transducer to isolate the supply of primary low-dirt material from the secondary low-dirt material, but to allow a free mutual connection between the evacuated spaces on each side of the weir. Suitable outlets and lines make it possible that secondary low-dirt material overflows together with primary low-dirt material at the weir and is fed again to the primary cleaning stage.
In a similar manner, in this embodiment, the low-dirt fraction from the tertiary cleaning stage and the subsequent cleaning stages can be passed into the evacuated space of the sensor. The outlets for the usable material from the tertiary purification stage can open out on the same side of the weir as the outlets for the usable material from the secondary stage, or the usable material from the primary and secondary stage, if the usable one Substance from the secondary stage is sufficiently pure can be directed into the receiver on one side of the weir, while the useful substance from the tertiary level (and subsequent stages) can be directed into the receiver on the other side of the weir.
The vacuum zone into which the secondary fraction and, if desired, the subsequent low-dirt fraction exits need not be the receiver and can be a separate chamber or consist of a number of separate chambers provided for this purpose. These chambers are provided with suitable vacuum generating devices and means for removing vented secondary suspension from the sen. Vented secondary low dirt suspension can be conveyed from the secondary chamber to the paper machine or it can be returned to the inlet of the primary cleaning stage.
The acceptance fraction from the subsequent cleaning stages is normally not sufficiently purified for papermaking, so that it is returned from the respective acceptance fraction vacuum chambers, if they are used, to the primary cleaning stage again.
The invention is explained in more detail below, for example.
In the accompanying drawings embodiment examples are shown, namely: Fig. 1 is a schematic representation of an Ausfüh approximately form in which the sensor serves as a common vacuum zone for the low-dirt suspension from the primary and secondary cleaning stage, and Fig. 2 is a schematic representation a further embodiment, in which the low-dirt stock suspension exits the secondary cleaning stage into a vacuum zone which is separate from that into which the low-dirt stock suspension exits from the primary cleaning stages.
Furthermore, in the embodiment shown in Fig. 2, a device is provided in which the low-dirt stock suspension from a tertiary cleaning stage also exits into a vacuum zone.
In Fig. 1, a three-stage cleaning and venting system is shown. The primary cleaning stage 1 and the secondary cleaning stage 2 each have a number of solids separation centrifuges, which are usually designed as hydrocyclones. The solids separation centrifuges located in the primary stage are designated by 10, while the centrifuges located in the secondary stage are designated by 20. For the sake of simplicity, the tertiary purification stage 3 is shown as a single hydrocyclone 30, although a number of such devices can be used.
The primary cleaning stage 1 and the secondary cleaning stage 2 are connected to a material receiver 15. The sensor 15 is divided into two zones 41 and 42 by a weir 40.
The hydrocyclones 10 of the first cleaning stage 1 are connected to the zone 41 on one side of the weir and the hydrocyclones 20 of the secondary cleaning stage 2 are connected to the zone 42 on the other side of the weir. The transducer 15 is connected through an opening 16 and a line 17 to a suitable device not shown for generating and maintaining a vacuum within the transducer. Within the zone 41 of the receiver 15, a supply 43 of primary cleaned and ventilated material is collected. The supply 43 is limited in part by the weir 40, which also determines the maximum height that the level of the supply can reach.
The weir 40 therefore has two tasks: it divides the sensor into two zones, whereby the primary low-dirt stock suspension is isolated from the secondary low-dirt stock suspension and also prevents the supply 43 from rising above a certain level.
A similar supply of secondary low-soil stock suspension (and primary low-soil stock suspension from supply 43, which overflows at weir 40) can be maintained within zone 42 of pick-up 15, or pick-up 15 can be built so that in the zone 42 entering suspension is derived from this just as quickly as it occurs. If such a supply is maintained in the zone 42, its level is also expediently controlled by suitable means, for example by a level control system of the conventional type which operates mechanically, electrically or pneumatically, or by using a further weir.
The hydrocyclones 10 of the primary cleaning stage are connected in parallel and their inlets are connected by a collecting line 11, while their lower outlets 12 are connected to one another by a collecting line 13. The hydrocyclones 20 of the secondary cleaning stage 2 are similarly arranged in parallel and their inlets are connected to one another by a collecting line 21, while their lower outlets 22 are connected to one another by a collecting line 23.
The hydrocyclones 10 and 20 deliver the polluted stock suspension from their upper outlets, which are designated 18 for the primary hydrocyclones 10 and 28 for the secondary hydrocyclones 20. The upper outlets 18 of the primary hydrocyclones 10 stand with the zone 41 within the receiver 15 via inlet pipes 19 in connection. The inlet pipes 19 are arranged so that they protrude above the level of the supply 43, which is maintained within the receiver 15 by the weir 40, so that the pulp suspension enters the receiver with ventilation measures above the level of the supply.
The upper outlets 28 of the secondary hydrocyclones 20 communicate with the zone 42 within the receiver 15 via inlet pipes 29.
A pump 34 draws in dilution waste water from the wire section 3 together with fresh thick stock from a stock preparation box (not shown) or some other source. The proportion of waste water and thick material can be regulated to a desired value by suitable regulating devices, not shown, in a manner known per se. The inlet side of the pump 34 is also connected to the zone 42 in the receiver 15 via a line 47 and an opening 48 and to the upper outlets 32 of the hydrocyclones 30 of the tertiary cleaning stage via a line 49. the outlet side of the pump 34 is connected via a line 35 to the inlet manifold 11 of the primary cleaning stage.
The lower outlets 12 of the primary hydrocyclones 10 are connected via the outlet manifold 13 and a barometric drop leg 38 to the section 71 of a closure tank 70, the latter being divided into two sections 71 and 72 by a partition 73. Furthermore, suitable devices, not shown, are provided which serve to independently supply dilution waste water to the sections 71 and 72 in order to maintain a substantially constant (but not necessarily the same) liquid level in each section. The consistency of the fabric in sections 71 and 72 need not be the same.
The mentioned devices can be of a known type, for example a constant speed pump which supplies a volume of waste water that is slightly larger than expected demand and therefore with an overflow or with some other organ to maintain the level in suitable places is coupled within each section of the closure tank 70, or optionally a pump in conjunction with an automatic control device which is responsive to the liquid level within each section of the closure tank.
The wastewater supplied to each of the sections of the closure tank 70 reduces the solids content of the charge for the subsequent cleaning stages, as a result of which the efficiency of these stages is increased. Maintaining a constant level within the sealing tank also ensures that a sufficient liquid pressure level is available to prevent cavitation within the pump 37.
The dilution wastewater used for this purpose preferably has a relatively low solids content and can be withdrawn from the wire section or another suitable source at a point that is remote from the headbox 75.
The diluted primary stage substance is conveyed by the pump 37 from the section 71 of the closure container 70 to the inlet manifold 21 of the secondary hydrocyclones 20, the suspension being fed to the hydrocyclones with sufficient force to classify the suspension into low-dirt and polluted fractions aim as described above.
The outlets 22 of the secondary hydrocyclones 20 are connected to the section 22 of the closure tank 70 via the collecting line 23 and a barometric drop leg 24. Additional dilution wastewater is expediently fed to section 72 for the purpose described below and in the manner described below.
The diluted secondary stage substances are sucked out of the section 72 of the closure tank 70 by a pump 55 via a line 56 and conveyed via a line 57 to the inlet 31 of the tertiary hydrocyclone 30. The upper outlet 32 of the tertiary hydrocyclone 30 is connected to the suction side of the feed pump 34 via the line 49, so that the tertiary low-dirt material is again fed to the primary cleaning stage 1.
The tertiary concentrate, which has been enriched with soiling, is drained off via a barometric drop leg 59 and a suitable sealing tank 60 to the sewer. Valves 61, 62 and 63 are used to adjust the flow rate to the primary, secondary and tertiary cleaning stage, if desired. Purified and vented substance is withdrawn from the stock 43 in the zone 41 of the sensor 15 by a pump 78 via an opening 45 and a line 46.
The stock is conveyed via a line 73 to the headbox 75 of a paper machine and from there to the wire 76 of the machine. A paper machine valve 74 in line 73 enables the flow rate of the stock to be regulated by the operator.
There are devices for the injection of United dilution wastewater into the material collection line 13 of the primary cleaning stage 1 via a line 51 before seen. The injection speed is regulated by a valve 52 in line 51. Similarly, dilution wastewater can be injected into the stock manifold 23 of the secondary purification stage 2 via a line 53 at a rate that is controlled by a valve 54.
Injection of dilution wastewater into the stock manifolds in this way prevents solids from building up in them to the required or desired mass.
Since the lines 24 and 38 act as barometric legs from falling, the collecting lines 13 and 23 must be lifted over the surface of the liquid in the sections of the closure tank 70 with which they are in communication by at least about 10.36 m. Similarly, the reject outlet of the tertiary hydrocyclone 30 must be raised approximately 10.36 m above the surface of the liquid in the closure container 60 if the line 59 is to serve as a barometric drop leg, as shown.
Each of the lines serving as a barometric drop leg is connected to the deflection outlet or to the collecting line with air exclusion at its upper end and extends at its lower end to below the surface of the liquid in the closure container.
In the operation of the embodiment shown in Fig. 1, fresh thick material, waste water from the sieve part 33 and returned low-dirt secondary and tertiary material is promoted by the pump 34 via line 35 and from this stage 1 to the primary cleaning. The substance enters the primary cleaning stage through the manifold 11, from which it reaches the inlets of the hydrocyclones 10.
The delivery pressure of the pump 34 is set so that it is sufficient to separate the suspension entering the hydrocyclones into two fractions, namely a low-dirt fraction that emerges from the outlets 18, and a fraction that is enriched with dirt, which from the outlets 12 exits. The low-dirt fraction intended to be assumed takes its way through the tubes 19 into the suctioned space above the reservoir 43 within the zone 41 of the sensor 15, into which it emerges in the form of a spray jet, whereby the suspension is vented.
If necessary, the upper ends of the tubes 19 can be equipped with nozzles (not shown) in order to promote the atomization of the suspension. The ge cleaned and vented material collects in the supply 43 within the transducer, from which it can be withdrawn in the required manner.
The supply 43 is expediently kept at a constant level during operation, which further facilitates the controllability of the papermaking process. This can be achieved in that the flow of the pulp suspension to the reservoir 43 in the receiver 15 and out of this is adjusted so that the pulp constantly overflows at the weir 40. The flow rate of the pulp suspension fed to the primary cleaning stage 1 by the pump 34 is therefore preferably set so that the flow of the primary low-dirt pulp suspension into the receiver 15 slightly exceeds the removal rate from the store 43.
This has the consequence that the level of the supply 43 rises within the transducer until it reaches a point determined by the weir, but it cannot rise significantly above this level because of the excess primary dirt-poor substance which then enters the transducer , would overflow at the weir 40 into the zone 42 of the sensor, where it mixes with the secondary low-dirt substance. Also, the level cannot drop below the height of the weir as long as the flow velocities maintain the ratio described above.
The primary fraction, enriched with contamination, emerging from the deflection outlets 12 is collected in the collecting line 13 and passes from this through the barometric drop leg 38 into the section 71 of the closure tank 70. The section 71 of the closure tank 70 is diluted waste water, preferably with a low solids content , added to dilute the primary contaminant enriched fabric for more effective treatment in the secondary cleaning stage 2.
For example, in a typical operation, the solids content of the primary pollutant-enriched material can be 100 or more and sufficient dilution wastewater can be added to reduce the solids content to about 0.4% or less. The diluted primary, contaminated material is drawn off from the section 71 of the sealing tank 70 by the pump 37,
which promotes it via line 44 to secondary cleaning stage 2. The feed of the secondary cleaning stage 2 is distributed to the hydrocyclones 20 via the collecting line 21. the suspension being fed to the hydrocyclones with a force sufficient for separation. The secondary hydrocyclones, which operate in the manner described above, separate the primary polluted fraction into a secondary low-polluted fraction and a secondary polluted fraction. The secondary low-dirt fraction is discharged through the secondary outlets 28 and passes via the inlet pipes 29 into the zone 42 of the receiver 15, which is also kept under vacuum by the vacuum generating device.
By exiting this stream in an essentially liquid-free zone under subatmospheric pressure, the effects of the various flow properties of the hydrocyclones 20 are reduced to a minimum or switched off and the controllability of the process is improved. The secondary dirt-free substance is diverted from the zone 42 of the sensor 15 via the line 47 to the inlet of the pump 34, so that it is again put into circulation to the primary cleaning stage 1.
The secondary fraction enriched with contamination exits through the outlets 22, flows through the outlet manifold 23 and the barometric drop leg 24 and is collected in the section 72 of the sealing tank 70. At this point, dilution wastewater is added in order to reduce the solids content of the substance to be fed to the tertiary cleaning stage 3. The collected and diluted secondary fraction enriched with contaminants is withdrawn from the section 71 of the closure tank 70 via the line 56 by the pump 55 and fed to the tertiary cleaning stage 3 via the line 57.
The suspension enters the hydrocyclone 30 through a tangential inlet 31 with sufficient force to separate it into a contaminated fraction and a contaminated fraction. The tertiary fraction enriched with contamination is discharged through the barometric drop leg 59 and the sealing tank 60. The tertiary low-dirt fraction is returned to the primary cleaning stage via the outlet 32, the line 49 and the pump 34.
Purified and deaerated paper stock is withdrawn from the supply 43 in the receiver 15 in the required manner through the opening 45 and the line 46 by the pump 78. The pump 78 conveys the stock via the line 73, for example to the headbox 75 of a paper machine. The flow rate of the stock to the headbox is controlled in the conventional manner by the paper machine valve 44 in the line 73.
The amount of feed to each of the three cleaning stages can, if desired, be regulated by a suitable setting of valves 61, 62 and 63. In a typical papermaking process, which requires about 56.8 m3 / min of finished stock, the flow rates within the system can usefully be 60.6 m3 / min for the primary cleaning stage, 11.4 m3 / min for the secondary cleaning stage and 3, 79 m3 / min to the tertiary cleaning level. If the feed material contains a relatively higher concentration of dirt, the flow velocities for the secondary and tertiary cleaning stages can be proportionally increased.
In Fig. 2, a further embodiment of the invention He is shown schematically. For the sake of simplicity, the same elements have been given the same reference numerals as in FIG. 1 and the description of the corresponding parts will not be repeated. In the Ausfüh approximate form of FIG. 2, the primary cleaning stage 1 is connected to the sensor 80, while the secondary and tertiary cleaning stage with a ge separate tank 90 are connected. The receptacle 80 and the tank 90 are both connected to a suitable vacuum generating device, not shown, via an opening 81 and a line 82 or an opening 91 and a line 92.
The hydrocyclones 10 of the primary cleaning stage 1 are in connection with the interior of the receiver 80 through the inlet lines 19, which protrude beyond the level of the reservoir 43 of cleaned and deaerated material.
As in the embodiment according to FIG. 1, the level of the supply 43 is expediently at a constant and specific height by using a weir 40 and by supplying primary dirt-poor material to the sensor 80 at a speed that is at least slightly greater than the speed at which vented material is withdrawn as a product from this, held. From the supply 43 overflowing primary, certain substance to be accepted is returned to the primary cleaning stage 1 by pumps 78 and 34 via lines 84, 79 and 35.
In order to maintain a constant pressure gradient in the reservoir 43, means other than those shown and described can be provided, or such means can be omitted at all.
The hydrocyclones 20 of the secondary cleaning stage 2 are connected to the extracted interior of the tank 90 via inlet lines 9. Valves 25 can be provided between the intake outlets 28 of the hydrocyclones 20 and the inlet pipes 29, which then serve to set the flow properties of each of the secondary hydrocyclones 20 individually, but such valves are not essential.
In the embodiment according to FIG. 2, the tertiary hydrocyclone 30 is also connected to the extracted interior of the tank 90 through an inlet pipe 39, so that the pulp suspension also exits into a vacuum zone. If necessary, the tertiary hydrocyclone can deliver low-dirt receiving material into a separate vacuum zone, for example into a third vessel which is also kept under vacuum.
Optionally, the tank 90 can be divided into two zones in order to isolate the tertiary lean material from the secondary lean material, for example by the arrangement of a weir within the tank, which latter can be similar to the sensor shown in Fig. 1 Darge. In the illustrated embodiment, however, the secondary low-dirt material and the tertiary low-dirt material are mixed with one another within the tank 90 and passed out of this through an opening 93 and a line 94. The line 94 connects the tank 90 to the suction side of the pump 34, so that the secondary and tertiary low-dirt substance can be returned to the primary cleaning stage 1.
In the embodiment shown in FIG. 1, a barometric drop limb is used for drawing off material enriched with contamination from the outlet manifold 13 of the primary cleaning stage, while in the embodiment according to FIG. 2, the primary cleaning stage is shown at a lower level, which precludes the conduit 85 from acting in this way.
In order to prevent cavitation within the pump 37 and to avoid a fluctuating back pressure in the collecting line 13, which would lead to corresponding fluctuations within the primary hydrocyclones 10 and thus to irregular operation, it is advisable to be inside the line 85 to maintain a constant fluid level. Any number of means can be used to achieve this.
As shown in Fig. 2, a sensing element is provided which responds to the liquid level in the Lei device 85 and is connected to a device which allows dilution water to enter the line accordingly to the measured level of the liquid in this. As a result, larger or smaller amounts of dilution waste water are added to the line 85, as a result of which the liquid level is kept essentially constant or within certain limits.
The dilution waste water added in this way also serves to dilute the primary contaminated material, whereby its solids content is reduced in a desired manner before it is fed to the secondary cleaning stage 2. The dilution wastewater used for this purpose is preferably low in solids.
In operation, fresh stock, dilution waste water from the wire section 33 and again put into circulation secondary and tertiary low-dirt stock together with primary acceptable stock overflowing at weir 40 within receiver 80 by pump 34 via line 35 into the primary inlet manifold 11 promoted, which distributes the substance to the inlets of the primary hydrocyclones 10. The flow rate to the primary cleaning stage 1 can be regulated by a corresponding setting of the valve 61 in the line 35. The substance enters the hydrocyclones with sufficient force to separate.
A primary dirt-poor fraction exits through the primary outlets 18 and a primary fraction enriched with dirt exits through the primary outlets 12. The primary fraction enriched with contamination from the individual hydrocyclones collects in the collecting line 13 and flows from this through the line 85 to the inlet of the pump 37.
Dilution waste water is added through line 89 at a rate which is controlled by the setting of valve 88 in accordance with a signal received from level sensing element 86 and controller 87. The dilution wastewater added in this way reduces the solids content of the primary substance, which is enriched with contaminants, to a value which enables the secondary cleaning stage 2 to operate more effectively.
By regulating the liquid level in the line 85 within certain limits, end values are also avoided at which either the hydrocyclones 10 would be flooded or cavitation could take place within the pump 37.
The diluted primary, contaminated suspension is conveyed by the pump 37 via the line 44 at a speed which is controlled by the valve 62, and from this to the secondary inlet manifold 21, from which it is fed to the secondary hydrocyclones 20 becomes. The secondary hydrocyclones separate the primary, contaminated material into a secondary low-contaminated fraction, which exits through the secondary outlets 28, and into a secondary contaminated fraction.
The secondary low-dirt substance then flows through the inlet pipes 29 into the tank 90, where it emerges from the inlet pipes 29 as a spray jet or mist which can easily be vented because of the vacuum maintained in the tank. The secondary lean material then falls to the bottom of the tank 90 and is returned to the inlet of the pump 34 through the opening 93 and line 94 so that it is recirculated to the primary cleaning stage 1.
If desired, an arrangement may be provided to maintain a supply of accumulated secondary dirt poor fabric within the tank 90, although this is not necessary since the fabric can be sucked up as quickly as it enters.
The secondary contaminated part is discharged from the secondary deflector outlets 22 into the secondary outlet manifold 23 and then flows through the barometric drop leg 24 to the closure tank 95, in which it is diluted by additional dilution waste water to adjust its solid content. The diluted secondary, contaminated material is withdrawn from the closure tank 95 via <I> the </I> line 56 by the pump 55, which conveys it via the line 57 at a speed which is regulated by the valve 63, and then to tertiary purification level 3.
The diluted secondary contaminated material enters the tertiary hydrocyclone 30 through the inlet 31 and is separated therein to form a tertiary contaminated lean material and a tertiary contaminated concentrate.
The tertiary low-dirt material is discharged from the hydrocyclone 30 through the outlet 32 and then flows through the inlet pipe 39 into the interior of the tank 90, in which it emerges as a spray jet or mist which mixes with the secondary low-dirt material. This commingled matter is drained from tank 90 through opening 93 in the manner previously described. The tertiary contaminated substance exits the lower or outlet of the tertiary hydrocyclone 30, falls through the barometric drop leg 59 and is collected in the closure tank 60, from which it can be drained.
The primary low-dirt suspension is discharged from the primary outlets 18 and passes through the tubes 19, from which it emerges as a spray jet or mist into the receiver 80 and is vented. The sprayed substance then falls down and is collected as a supply 43 at the bottom of the receiver, from where it can be withdrawn in the manner described above in the manner required for use in papermaking.
The flow rate of the pulp suspension to the primary cleaning stage is conveniently set so that the primary acceptable suspension enters the receiver at a rate slightly greater than the rate at which it is withdrawn through line 46 and fed to the paper machine. As a result, primary acceptable lean stock that exceeds the capacity of supply 43, which is determined by weir 40, overflows at the weir and is returned to the primary fabric cleaning stage along with secondary and tertiary acceptable lean stock.
In the foregoing, methods and devices are described through which the advantages of the invention can be achieved, but this description is only given by way of example. For example, it is not necessary that the secondary and tertiary contaminated material be drawn off through barometric drop legs. As in the case of the primary cleaning stage, the secondary and / or the tertiary cleaning stage can be located at a lower level, as long as facilities are provided which ensure that the substance enriched with contaminants is removed under air exclusion conditions, which also ensure the maintenance of a allow even back pressure on the secondary and tertiary hydrocyclones.
Therefore, the means shown in the embodiment according to FIG. 2 for removing the primary substance enriched with soiling can also be used for the secondary and / or the tertiary cleaning stage.
In other embodiments, the primary hydrocyclones can be replaced by centrifuges and / or the tertiary cleaning stage can be omitted, or more than three cleaning stages can be provided. These are just a few of the possible modifications within the scope of the invention.