CH644029A5

CH644029A5 - Verfahren und vorrichtung zum sammeln und entfernen von schwebstoffen und kompakten verunreinigungen aus einer suspension.

Info

Publication number: CH644029A5
Application number: CH45180A
Authority: CH
Inventors: Douglas Leonard Geoffrey Young
Original assignee: Ingersoll Rand Canada
Priority date: 1979-01-22
Filing date: 1980-01-21
Publication date: 1984-07-13
Also published as: FR2446887A1; ATA23380A; FI800167A; MX149759A; JPS5736007B2; SE8000212L; FI71965C; NO800098L; CA1159398A; DE3001448C2; IT8019365A0; GB2040178B; PL122696B1; FI71965B; AU5441880A; KR830002108A; IT1130883B; AU536519B2; KR840000020B1; GB2040178A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Sammeln und Entfernen von Schwebstoffen und kompakten Verunreinigungen aus einer Suspension gemäss dem Gattungsbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1.

Überdies betrifft die Erfindung auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss dem Gattungsbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 2.

In Anordnungen zur Herstellung von Zellulose und Papier werden Siebvorrichtungen an verschiedenen Stellen angeordnet, um unerwünschte Verunreinigungen aus der Zellulosefasersuspension zu entfernen. Die Grösse und Art der Verunreinigungen, die entfernt werden müssen, hängen davon ab, was in der Anordnung stromaufwärts und stromabwärts der Siebvorrichtung geschieht.

In einer Art von Zellulosefaserverarbeitungsanordnun-gen können die teilweise gekochten Schnipsel und Knollen in dem vom Zellstoffkocher abgegebenen Papierbrei nicht weitergegeben werden. Die teilweise gekochten Schnipsel und Knollen, wie auch viele andere Verunreinigungen, werden z. B. mit einer mit Druck arbeitenden Siebvorrichtung gemäss dem US-Patent Nr. 4 067 800 entfernt.

In dieser Anordnung war nicht vorgesehen, auch Schwebstoffe zu entfernen und das Filter zeichnete sich durch einen kontinuierlichen Rückfluss für einen wesentlichen Teil der Feststoffe aus der Suspension aus.

Andere Arten von Anordnungen zur Verarbeitung von Zellulosefasern benötigen die Entfernung von verschiedenen Arten von Verunreinigungen, die in einem grossen Bereich von Konzentrationen vorhanden sein können, von denen einige genaue Begrenzungen sowohl in bezug auf die zusätzliche Menge von brauchbaren Fasern, die mit den Verunreinigungen zusammen zurückgeführt werden als auch auf die erlaubte Verwendung von die Verdünnung und Spülfähigkeit des Siebs setzen.

Beispielsweise weisen die meisten Papier- und Kartonherstellungsmühlen in ihrem Endprodukt wenigstens einen Teil von Fasern auf, die von Blattmaterial stammen und die zerfasert werden müssen und im Laufe der Verarbeitung zu einer Suspension aufgeschlämmt werden. Derartiges Blättermaterial kann Material aus dem eigenen Betrieb sein, oder es kann Neumaterial aus einer Liefermühle sein oder dann wiederverwendetes Abfallpapier aus unterschiedlichen Quellen. Verunreinigungen können durch dieses Material in die Anordnung gebracht werden und können sowohl Schwebstoffe als auch Partikeln aus Holz, geschäumten Kunststoff und Kunststoffilm aber auch kompaktes Material wie Sand, Abriebmaterial und Verpackungsdrahtstücke umfassen. Zusätzlich können zufällige Stücke von grösserem Fremdmaterial wie Metall- und Mauerteile und kleine Steine auf dieselbe Art oder aus abgenützten Teilen der Anlagen von vorangehenden Prozessen herrühren. In gewissen Fällen können Mahlsplitter, Klumpen und andere überdimensionale Holzpartikel aus der Zerfaserung als Verunreinigungen auftreten. Die Entfernung von solchen Verunreinigungen auf sparsame Art und ohne wesentlichen Verlust an guten Fasern kann an verschiedenen Stellen beim Papierherstellungsprozess notwendig werden, damit die verlangte Qualität erhalten wird und/oder der Wirkungsgrad von nachfolgenden Operationen verbessert wird.

Bekannte Verfahren zur Abtrennung solcher Verunreinigungen umfassen mehrere in Kaskade geschaltete Siebanordnungen oder Wirbelkammerabscheider, die beide hohe Kosten bezüglich Investition und Betrieb bedeuten. Zudem tendieren solche Verfahren zu einem unerwünscht hohen Verlust an guten Fasern aus dem System.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung sowohl Schwebstoffe als auch kompakte Verunreinigungen in der gleichen Einheit auszuscheiden und zu sammeln und diese schubweise abzugeben, um einen geringst möglichen Verlust von brauchbaren Fasern zu erleiden. Zudem soll ein hoher Grad an Betriebsflexibilität möglich sein, um verschiedene Belange zu erfüllen wie zum Beispiel ein Produktionsausfall

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als das wesentliche Problem in vielen Papiermühlen infolge von Verstopfungen der Hydrozyklondüsen durch Verunreinigungen bei Einführung des Materials und die benötigte Reinigungszeit. Bisher war die Entfernung solcher Verunreinigungen unannehmbar kompliziert und benötigte teure Geräte.

Erfindungsgemäss wird dies durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angeführten Verfahrensmerkmale erreicht. Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des unabhängigen Patentanspruchs 2 gekennzeichnet.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Aufriss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 2 einen zum Teil im Schnitt dargestellten Aufriss der Ausführungsform gemäss Fig. 1 in vergrössertem Massstab.

Gleiche Teile sind durch gleiche Referenzzahlen bezeichnet.

Die Vorrichtung zum Sammeln und Entfernen von Schwebstoffen und kompakten Verunreinigungen aus einer Suspension umfasst ein Gehäuse 10, mit einer tangentialen Zuleitung 12 zur Zuleitung von einer Zellulosefasersuspension in die Kammer 13. Durch eine am Boden des Raumes 13 angeordnete Falle 15 werden relativ schwere und grosse Fremdmaterialstücke entfernt. Ein feststehendes, sich über 360 erstreckendes Rundsieb 14 besitzt einen axialen Bereich 16 mit Sieböffnungen über seinen ganzen Umfang. Das Sieb umschliesst eine innere Aufnahekammer 18. Zwei rotierende, zylindrische um 180° gegeneinander versetzte Flügel 20 drehen sich koaxial zum Rundsieb. Die Flügel 20 sind an einem Rotor 22 befestigt, der von einen Antriebsriemen 26, über eine Riemenscheibe 28 und die Welle 24 angetrieben wird.

Die Ausgangsleitung 30 für das gefilterte Material steht mit der Aufnahmekammer 18 über eine ringförmige Kammer 32, gebildet durch einen Teil 33 der vertikalen Wand des • Gehäuses 10, die obere ringförmige Wand 34, die untere ringförmige Wand 36 und die stationäre Zentralsäule 38, in Verbindung. Die Säule 38 erstreckt sich im Zentrum des Gehäuses 10 nach oben und umgibt die Antriebswelle 24. Die untere Partie 40 der stationären Säule 38 ist abgeschrägt, um den Fluss der erwünschten Bestandteile in die Ringkammer 32 und aus dem Gehäuse 10 durch die Ausgangsleitung 30 zu erleichtern.

Eine zylindrische Aussenwand mit einer unteren Partie 42 und einer oberen Partie 43 mit grösserem Durchmesser, welche Partien durch eine ringförmige Schulter 45 miteinander verbunden sind, umgibt das Rindsieb 14, koaxial, so dass zwischen Wand und Sieb ein sich axial erstreckender ringförmiger Kanal 44 gebildet ist.

Ein Verunreinigungssammlerabschnitt 46 umfasst eine ringförmige Schwebstoffverunreinigungs-Suspensdierzone 48 und ein Kompaktverunreinigungssammlerrohr 50. Der innere Wandteil 52 der Schwebstoffverunreinigungs-Suspen-dierzone 48 ist vorzugsweise die nichtgelochte obere Partie des feststehenden Rundsiebs 14. Der konische äussere Wandteil 54 der Schwebstoffverunreiniggungs-Suspendier-zone 48 erstreckt sich vorzugsweise unter einem Winkel von 45 vom oberen Teil 43 der zylindrischen Aussenwand als konische Fortsetzung weg. Eine starke ringförmige Platte 49 bildet den oberen Abschluss der Zone 48. Das Kompakt-verunreinigungssammelerrohr 50 erstreckt sich senkrecht vom der konischen Wandteil 54 weg. Ein Ventil 56 befindet sich am Ende des Sammlerrohrs 50. Dieses Ventil ist normalerweise geschlossen und kann in zeitlichen Intervallen intermittierend geöffnet werden, um die Entfernung sowohl der Schwebstoffverunreinigung als auch der kompakteren Verunreinigungen aus dem Gehäuse zu erlauben.

Ein oder auch mehrere Zuleitungen für besondere Flüssigkeiten können vorgesehen sein. In der gezeigten Ausführungsform ist nur eine tangentiale Flüssigkeitszuleitung 58 dargestellt, die in einem Flüssigkeitskanal 59 übergeht, der in einen tangentialen Auslass mündet. Die Teile 58, 59 liegen an der Partie 43 mit grösserem Durchmesser gerade oberhalb der ringförmigen Schulter 45. Die tangentiale Einführung der Flüssigkeit und dazu das Vorhandensein der ringförmigen Schulter 45 bewirkt einen stärkeren axialen Fluss entlang der radialen äusseren Partie des Kanals 44, wodurch auch die kompakteren Partikel nach oben in die Zone 48 gefördert werden.

Im Betrieb fliesst die Suspension, die durch den Einlass 12 in die ringförmige Kammer 13 gelangt, nach oben innerhalb des Kanals 44. Der Abstand zwischen dem Sieb 14 und der zylindrischen Wand ist derart, dass der Grossteil der erwünschten Fasern durch die Öffnungen im zylindrischen Gebiet 14 in die innere Kammer 18 und nach unten in die ringförmige Annahmekammer 32 und durch den Ausgang 30 fliessen kann.

Die Wasserflügel 20 rotieren innerhalb der inneren Kammer 18 mit einem kleinen radialen Abstand zwischen der Aussenseite der Flügel und der Innenseite des Siebes 14. Die Rotation der Wasserflügel 20 innerhalb der inneren Kammer 18 entlang einem Weg, der sich nahe an der Innenseite des Siebes 16 befindet, erzeugt Strömungsimpulse, die radial nach aussen gerichtet sind und bewirken, dass das gesammelte unerwünschte Material von der Aussenseite des Siebes 16 entfernt wird.

Die Verunreinigungen enthalten Schwebstoffe und einige kompaktere Partikel, wie schon vordem erwähnt. Jede Art von Partikeln wird abgeschieden, infolge der Nichtannahme durch die Sieböffnungen oder durch die Zentrifugalkraft und wird dann durch den Fluss an einen Ort gebracht, wo eine Ansammlung erfolgt und von wo diese Stoffe aus der Siebvorrichtung entnommen werden können. Die tangentiale Einführung des Zuflusses erzeugt ein Strömungsverhalten in der Siebzone 44 und in der Sammelzone 46, die überall eine freie Wirbelbildung ergibt.

Dies erzeugt die Zentrifugalkraft, die dem Abscheidevorgang unterstützt. Weitere Effekte bewirken ein axiales Geschwindigkeitsprofil entlang der Siebzone 44, derart dass die grösste Geschwindigkeit nach oben in der Nähe der Wände 42 und 43 entsteht und eine nach innen gerichtete radiale Strömungskomponente auf der Unterseite der Deckplatte der Sammelzone 46 erzeugt. Die kombinierte Wirkung dieser beiden Ströme dient zuerst zum Tranport der kompakteren Partikeln nach oben an die Stelle, wo sie sich infolge der Gravitationskräfte in den Kompaktsammler 50 ablagern und zweitens zur Erzeugung eines zusammengesetzten Wirbelfeldes in der Schwebstoffsammelzone 48. Dieses zusammengesetzte Wirbelfeld hat eine toroidale Form, wobei das Toroid um die Siebachse als Teil des resultierenden Wirbelflusses rotiert und in welchem ein sekundärer Wirbel innerhalb des toroidalen Feldes um die Achse des Toroids rotiert, wobei eine ringförmige Niederdruckzone im Zentrum des toroidalen Felds erzeugt wird. Schwebstoffe werden in dieser Niederdruckzone konzentriert und können mit den kompakten Verunreinigungen abgeführt werden, wenn das Ventil 56 geöffnet wird. Diese Strömungskomponenten sind in der Zeichenebene durch Pfeile in Fig. 1 dargestellt.

Eine kontinuierliche Entnahme der Verunreinigungen ist nicht nötig mit diesem Gerät. Die Verunreinigungen können in zeitlichen Abständen entfernt werden. Damit wird weniger Flüssigkeit abgeleitet als es der Fall wäre, wenn eine kon5

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tinuierliche Entnahme notwendig wäre. Auch ist die Konsistenz des Materials aus dem Ausgang 30 im wesentlichen unverändert gegenüber der Konsistenz des Materials beim Eingang 12. Dies ist sehr wichtig für Siebvorrichtungen mit geregelter Abgabe in Zuleitungsanordnungen für Papiermaschinen. Weil die Entnahme der Verunreinigungen in zeitlichen Abständen erfolgt und nicht kontinuierlich, fliessen die erwünschten Fasern, die den ganzen Kanal 44 durchströmt haben eher zurück in den Kanal 44 und durch die Öffnungen 16 in die Aufnahmekammer 18. Damit ist der prozentuale Anteil an erwünschten Fasern, die mit den Verunreinigungen aus dem Gehäuse entfernt werden, viel kleiner im Vergleich mit dem prozentualen Anteil der erwünschten Fasern,

die bei einem Gerät mit kontinuierlicher Entnahme verloren gehen.

Der Flüssigkeitseingang 58 könnte auch für besondere Zwecke benützt werden. Zum Beispiel kann Flüssigkeit s durch das Rohr 58 in das Gehäuse eingeleitet werden, wenn es erwünscht wäre, den Kanal 44 und den Verunreinigungssammler 46 zu überfluten oder zu reinigen. Der tangential gerichtete Fluss in den Kanal 44 aus dem Flüssigkeitseinlass 58 und der höhere Druck bei der Wand 43, der durch den io tangentialen Fluss und durch die ringförmige Schulter erzeugt wird, bewirkt, dass alle Verunreinigungen, die im Kanal 44 verbleiben wollen, nach oben, in den Verunreinigungssammler 46 gespült werden.

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1 Blatt Zeichnungen

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PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Sammeln und Entfernen von Schwebstoffen und kompakten Verunreinigungen aus einer Suspension mittels einer aus nur einer Einheit bestehenden, mit Druck arbeitenden Siebvorrichtung, indem die Suspension, die neben erwünschten Fasern auch unerwünschte Schwebstoffe und kompakte Verunreinigungen enthält, in die Siebvorrichtung hineingeleitet wird und durch einen Kanal (44), gebildet durch ein feststehendes Sieb (14) und eine feststehende Wand (42,43), geführt wird, derart, dass die erwünschten Fasern durch die Öffnungen im Sieb durchflies-sen und aus der Vorrichtung abgeführt werden können, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwebstoffe und die kompakten Verunreinigungen in einem Raum (46) über dem Kanal gesammelt und aus diesem Raum abgeführt werden.
2. Siebvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1, mit einem feststehenden Rundsieb (14) mit einem sich über den ganzen Umfang erstreckenden Abschnitt mit Sieböffnungen, welches Sieb (14) eine Aufnahmekammer (18) umschliesst, mit einem Abfluss (30) in Verbindung mit dieser Aufnahmekammer (18) sowie einer feststehenden, das Rundsieb umschliessenden zylindrischen Aussenwand (42,43) zwecks Bildung eines Ringkanals (44) zwischen ihr und dem Rundsieb, wobei Mittel vorgesehen sind, welche eine Aufwärtsströmung der Suspension im Ringkanal bewirken, gekennzeichnet durch einen Raum (46) oberhalb des Ringkanals, in weichem die Verunreinigungen gesammelt werden.
3. Siebvorrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sammlerraum (46) eine ringförmige Zone zum Suspendieren der Schwebstoffe umfasst, die von einem inneren und einem äusseren Wandteil (52, 54) und einer Endplatte (49) gebildet ist und ferner ein Auffangrohr (50) für kompakte Verunreinigungen besitzt, das in den äusseren Wandteil (54) des Sammelraums mündet.
4. Siebvorrichtung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte innere Wandteil (52) eine nichtgelochte obere Partie (52) des Rundsiebes ist, dass sich der äussere Wandteil (54) unter einem stumpfen Winkel an den oberen Teil (43) der zylindrischen Aussenwand an-schliesst und dass das Auffangrohr (50) für die kompakten Verunreinigungen senkrecht auf dem genannten äusseren Wandteil (54) steht.
5. Siebvorrichtung nach Patentanspruch 4, gekennzeichet durch wenigstens einen Flüssgkeitszufluss (58) zum Ringkanal.
6. Siebvorrichtung nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die die Suspension zuführende Leitung (12) tangential in den Ringkanal (44) mündet.
7. Siebvorrichtung nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zylindrische Aussenwand (42,43) eine untere Partie (42) und eine obere Partie (43) mit gegenüber der ersteren grösserem Durchmesser aufweist, wobei die beiden genannten Partien durch einen ringförmigen, eine Schulter (45) bildenden Wandungsteil untereinander verbunden sind, und dass der Flüssigkeitszufluss (58) in den von der oberen Partie (43) nach aussen begrenzten Ringraum mündet, während die Suspensionszuleitung in die untere Partie des Ringraumes mündet.