CH668563A5

CH668563A5 - Anordnung zur reinigung von suspensionen.

Info

Publication number: CH668563A5
Application number: CH2841/86A
Authority: CH
Inventors: Helmut Koenig
Original assignee: Voith Gmbh J M
Priority date: 1985-07-17
Filing date: 1986-07-16
Publication date: 1989-01-13
Also published as: GB2177949A; ATA147086A; DE3525483C1; KR870000969A; FR2584950A1; US4849096A; GB8616573D0; AT387044B; JPS6221892A; JPH0816316B2; GB2177949B; BE905131A; KR930011078B1; NL8601797A; FR2584950B1

Description

BESCHREIBUNG Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Reinigung von Suspensionen entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

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Eine solche Anordnung ist bekannt aus der Zeitschrift «Wochenblatt für Papierfabrikation», 1966, Seite 389 bis 400, insbesondere siehe Abbildung 8 und 11.

Die in diesen Anlagen verwendeten Hydrozyklone der Feinreinigung (Cleaner) sind im allgemeinen mit einem schlanken, konusförmigen Unterteil ausgestattet, wobei der Öffnungswinkel des Kegels etwa zwischen 4 und 10°, vorzugsweise 6 und 8°, liegt. Diese sogenannten Cleaner werden vielfach in jeweils eine Stufe bildenden Batterien zusammengeschaltet, wie es z.B. aus US 44 62 899 und WO 84/03236 bekannt ist.

Gemäss der Anlage nach Wochenblatt hat man die Hauptmenge Gutstoff, der in Richtung Maschinenbütte, gegebenenfalls nach Endreinigung mittels feinster Siebe, geführt wird, bereits der ersten Stufe des dort allein vorhandenen Hauptstranges der Cleaner entnommen, die anderen Stufen des Hauptstranges sind in Kaskade geschaltet.

In diesen Cleanern der Feinreinigungsstufen versucht man, den mittleren Schmutz vollständig aus der Fasersuspension zu entfernen, wozu insbesondere auch die Kleberanteile gehören, die sich in Partikelform in den Fasersuspensionen befinden. Mit den bisherigen Anordnungen, insbesondere Schaltungsanordnungen mit solchen Cleanern, hat man nicht zufriedenstellende Erfolge erzielt.

Die Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine Anordnung anzugeben, bei der in weitestgehendem Masse eine Schmutz-abscheidung, insbesondere des Leichtschmutzes und dabei vor allem auch der Kleberanteile erfolgt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss entsprechend den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausführungsformen gehen dabei noch aus den abhängigen Ansprüchen 2 bis 7,10,12 und 13 hervor.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert, wobei

Fig. 1 einen Schaltplan der erfindungsgemässen Anlage und

Fig. 2 eine Prinzipsskizze eines zugehörigen Cleaners darstellt, und

Fig. 3 eine Modifikation der in Fig. 1 dargestellten Anlage.

Die Fasersuspension wird zunächst in einer ersten Stufe S 1 einer Cleaner-Batterie des Hauptstranges fraktioniert. Diese Stufe enthält in bekannter Weise eine Vielzahl von parallelgeschalteten Cleanern. Dabei sind diese Cleaner vorteilhaft, wie in Fig. 2 dargestellt, ausgebildet. Darin sind mit 1 der Einlass und mit 3 und 5 Auslässe für verschiedene Fraktionen bezeichnet. Ferner weist der Cleaner zentral ein Leichtschmutzabzugsrohr 11 auf, das ein gewisses Mass in den Konusteil 10 des Cleaners hineinragt. Oberhalb des Konusteils befindet sich ein gerader Einlassteil 9. Die Auslässe 3 und 5 sind an Auslasskammern 2 und 4 angeschlossen, wobei in die Kammer 4 eine mittlere Fraktion gelangt, die mittels dem zum zentralen Rohr koaxialen Auslassrohr 12 als weitere Fraktion abgetrennt wird. Im Abzugsraum 2 sammelt sich dabei die schwere Fraktion, die bei dieser Cleaner-Ausführung praktisch keine spezifisch leichten Stoffe, insbesondere also auch keine leichten Verunreinigungen, wozu auch die grossflächigen zählen, enthält. Die den jeweiligen Auslässen zugeordneten Fraktionen sind mit s, m und 1 bezeichnet, und finden sich auch in Fig. 1 wieder. Sie kennzeichnen also praktisch die schwere Fraktion (s), eine mittlere Fraktion (m) und eine leichte Fraktion (1), wovon letztere also die leichten Bestandteile, insbesondere die leichten Verunreinigungen, wozu auch überwiegend die Kleberanteile gehören, bedeutet. Die Schwerfraktion (s) dieser Cleaner-Bauart hat nun einen Anteil von 20 bis 50%, vorzugsweise im Bereich von 50% der zugeführten Menge. Die Stufen S 1 bis S 5 bilden den Hauptstrang in Fig. 1 und bestehen aus den Cleanern der Bauart, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist. Man erhält am Ende dieses Hauptstranges insgesamt etwa 50% an Gutstoff, der der Papiermaschine (PM) zugeführt werden kann. Dabei wird von den auf die erste folgende Stufe des Hauptstranges die jeweils schwere Fraktion als Gut-stoff-Fraktion der Papiermaschine zugeführt, während die mittlere Fraktion (m) jeweils von der einen zur nachfolgenden Stufe geleitet wird. Dazu sind natürlich Pumpen nötig, die hier aus Zeichnungsgründen weggelassen sind. Die leichte Fraktion (1) der Stufe S 1 bis S 5 des Hauptstranges wird in einer Sammelbütte 13 gesammelt und in einem Nebenkreis N 2 weiter fraktioniert. Diese Stufe N 2 des Nebenkreises erhält die Suspension über Pumpe 17 und besteht ebenfalls aus einer Batterie parallelgeschalteter Cleaner, jedoch vorzugsweise nicht der in Fig. 1 dargestellten Bauart; sondern es werden hier Hydrozyklone benutzt, die nur zwei Fraktionen bereitstellen, und zwar eine schwere und eine Leichtfraktion, wovon die schwere Fraktion wieder vor den Eintritt der Stufe S 1 des Hauptstranges geleitet wird. Die leichte Fraktion kann, wie hier strichliert angedeutet ist, in einer weiteren Cleaner-Stufe 14 dieses Nebenkreises weiter gereinigt werden. Die Leichtfraktion dieser Stufe 14 wird dann verworfen, während die schwere Fraktion noch einmal der Sammelbütte 13, in welcher die Leichtfraktion des Hauptstranges gesammelt wird, zugeführt werden kann. Die Schwerfraktion der ersten Stufe S 1 des Hauptkreises gelangt über Pumpe 18 in eine Nachbehandlungsstufe N 1, die aus einer Batterie von Cleanern besteht, die ebenfalls zwei Fraktionen bereitstellen. Da die Schwerfraktion (s) der Hauptstufe S 1 praktisch keine leichten Verunreinigungen mehr enthält, kann man in diesem Falle so verfahren, dass man die Schwerfraktion als Schwerschmutz aus der Stufe N 1 abzieht und so die Leichtfraktion, die dann nur noch Gutstoff enthält, der Papiermaschine PM zugführt werden kann. Die über Leitung 15 aus der Stufe N 1 abgehende Schwerfraktion kann dann noch in einer weiteren, nachgeschalteten Cleaner-Stufe weiter gereinigt werden, ähnlich wie es in bezug auf den Nebenkreis N 2 gestrichelt angedeutet ist. Es hat sich herausgestellt, dass mit dieser Schaltung ein Verlust an Fasermaterial von höchstens noch 0,3% erreichbar ist.

Man könnte die Anordnung nach Fig. 1 noch dahingehend etwas modifizieren, dass man z.B. anstelle der letzten Stufe S 5 des Hauptstranges die mittlere und leichte Fraktion m und 1 der Stufe S 4 wieder vor die erste Stufe S 1 des Hauptstranges führt. In diesem Falle müsste man allerdings eine grössere Anzahl von Cleanern dieser Stufe vorsehen.

Die Cleaner der Stufen des Nebenkreises N 1 und N 2 sind nicht unbedingt solche unidirektionalen Cleaner, wie in Fig. 1 dargestellt, sondern solche, bei denen die Leichtfraktion am dicken Cleanerende mittels einem zentralen Abzugsrohr abgeführt wird. Bei diesen wird auch eine klare Trennung der abzuziehenden Schwer- und Leichtfraktion erreicht.

Wie gesagt, ist der für die Stufen des Hauptstranges benutzte Cleaner ein unidirektionaler Cleaner, bei welchem sich die Durchströmrichtung vom Eintritt zum Austritt nicht im wesentlichen ändert, und es sind als günstig folgende Abmessungen gefunden worden: Der Durchmesser D 2 des äusseren, koaxialen Abzugsrohres für die mittlere Fraktion sollte etwa 75 bis 85% maximal des Austrittsdurchmessers des konischen Teils, also an der Austrittsöffnung des Cleaner-Körpers 10, einnehmen. Dieser Durchmesser D 2 wird aber auch vorzugsweise nicht weniger als 60% des Austrittsdurchmessers D 3 des konischen Cleaner-Körpers betragen. Ferner sollte das koaxiale, äussere Rohr 11 etwa mindestens 4 mm und das innere, zentrale Rohr 8 etwa mindestens 20 bis 60 mm in den konischen Cleanerteil hineinragen. Diese Eintauchtiefe könnte aber auch in bezug auf das koaxiale,

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äussere Rohr 11 etwas variieren, und zwar etwa zwischen 0 und 40 mm. Vorzugsweise ist dabei jedoch ein Überstand, mit welchem das innere Rohr das äussere, koaxiale Rohr überragt, zu etwa mindestens 15 bis 20 mm zu bemessen. Dies wäre dann in Fig. 2 das Mass f 2 = f 3-f 1.

Bei der Variation dieser Abmessungen spielt natürlich die Art der Fasersuspension, ob es sich also um holzhaltiges oder holzfreies Altpapier handelt, und eventuell auch der Verschmutzungsgrad eine Rolle. Die Verarbeitungskonsistenz der Cleaner, insbesondere des Hauptstranges, sollte zwischen 0,4 und 1% Feststoffgehalt (atro bei Fasersuspensionen) betragen. Man kann auch in starkem Masse die Abzugsmengen der einzelnen Fraktionen der Cleaner des Hauptkreises variieren, wobei sich jedoch als günstig herausgestellt hat, die Schwerschmutzfraktion (s) mit 50% und die Leichtfraktion mit zwischen 5 und 10% zu bemessen. Bisher war es ja üblich, die Schwerfraktion zu höchstens 15% zu wählen, womit man, allerdings mit anderen Cleaner-Bauar-ten, wesentlich schlechtere Ergebnisse, als mit der erfin-dungsgemässen Anordnung erreichbar, erzielt hatte.

Es wäre natürlich auch möglich, wie in der Anordnung nach Fig. 3 dargestellt, für die Cleaner-Batterie N 1 der Nachbehandlungsstufe für die Schwerfraktion der ersten Stufe S 1 auch drei Fraktionen bereitstellende Cleaner zu verwenden, und dann die mittlere Fraktionen als Gutstoff-Fraktion zu behandeln. Deren leichte Fraktion 1 wäre dann auch in die Sammelbütte 13 aufzunehmen. Ferner könnte man auch die Stufen S 3 bis S 5 des Hauptstranges weglassen und die mittlere Fraktion m der Stufe S 2 wieder vor dieselbe Stufe zurückführen.

Eine solche Anordnung ist in Fig. 3 dargestellt, bei welcher im übrigen fast ausschliesslich Cleaner der Bauart verwendet werden, die drei Fraktionen s, m und 1 bereitstellen, also insbesondere vorzugsweise ausgebildet nach Fig. 2. Hier ist nur die letzte Nachbehandlungsstufe der Schwerfraktion der ersten Stufe S 1 ein Cleaner 20 anderer Bauart, nämlich einer solchen, bei der nur zwei Fraktionen bereitgestellt werden, vorgesehen. Bei den Cleanern dieser Bauart ist es natürlich eine Frage, ob man die nicht schwere Fraktion mit 1 oder m bezeichnet, sie ist jedenfalls die Kontrafraktion zur schweren Fraktion s.

In dieser Figur sind noch Pumpen 21,22 und 23 und Bütten mit 24, 25 und 26 bezeichnet.

Die Leichtfraktion 1 der Stufe N 2 kann man als Abfall betrachten, eventuell auch noch z.B. in einem Vibrationssortierer weiter aufarbeiten, während die Schwerfraktion s der Stufe 20 der Figur 3 als zu verwerfender Schmutz zu betrachten ist.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

668 563 PATENTANSPRÜCHE

1. Anordnung zur Reinigung von Suspensionen, insbesondere Fasersuspensionen, die Cleaner in mehreren aufeinanderfolgenden Stufen aufweisen, wobei mindestens ein Hauptstrang vorgesehen ist, in dem mehrstufig (S 1—S 5) Cleaner angeordnet sind, die mit drei um ihre Zentral-Längs-achse herum angeordneten Auslässen für drei Fraktionen (m, s, 1) aufweisen, von denen die aus dem Wirbelkern durch ein zum Cleaner-Körper bzw. dessen Wirbelkern zentral liegendes Abzugsrohr (11) abgezogene Fraktion (1) mit dem Leichtschmutz am stärksten angereichert und eine durch zu diesem Abzugsrohr (11) koaxiales, äusseres Abzugsrohr (12) abgezogene Fraktion (m) mit weniger Leichtschmutz, teils mit Schwerschmutz angereichert ist, und eine radial aussen aus dem Cleaner-Körper an dessen Austrittsöffnung abgezogene Fraktion (s) kaum mit Leichtschmutz angereichert ist und überwiegend spezifisch schwerere Teile als der Leichtschmutz enthält, dadurch gekennzeichnet, dass zur getrennten Nachbehandlung aller drei Fraktionen (s, m, 1) der ersten Stufe

(S 1) je mindestens eine weitere Cleaner-Stufe vorgesehen ist, wobei jeweils aus mindestens der ersten Nachbehandlungsstufe (S 2, S' 2) für die schwere (s) und die mittlere Fraktion (m) eine Fraktion als endgültig akzeptierbare Gut-Fraktion der Gesamt-Cleaner-Anordnung — und zwar die jeweils andere Fraktion, nämlich statt (m) (s) und umgekehrt — entnehmbar ist, dass mindestens zur Nachbehandlung der Leichtfraktion (1) der ersten Stufe (S 1) und der der Nachbehandlungsstufe (S 2) für die mittlere Fraktion (m) der ersten Stufe (S 1) ein Nebenkreis von Cleanern (N 2) vorgesehen ist, und mindestens für die Nachbehandlungsstufe oder -Stufen (S 2 bis S 5) für die mittlere Fraktion (m) der ersten Stufe (S 1) ebenfalls Cleaner der Bauart vorgesehen sind, die mit drei Auslässen für drei Fraktionen (s, m, und 1) ausgebildet sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Cleaner des Nebenkreises (N 2) für die Leichtfraktion (1) der ersten Stufe (S 1) mit drei Auslässen für drei Fraktionen ausgebildet sind und die Schwerfraktion (s) dieser Cleaner zu der Nachbehandlungsstufe (S' 2) für die Schwerfraktion (s) der ersten Stufe (S 1) und die mittlere Fraktion (m) dieser Cleaner zu der Nachbehandlungsstufe (S 2) für die mittlere Fraktion (m) der ersten Stufe (S 1) führbar sind (Fig. 3).

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Cleaner (S' 2) der Nachbehandlungsstufe für die schwere Fraktion (s) der ersten Stufe (S 1) ebenfalls von der Bauart sind, die drei Fraktionen (s, m, und 1) bereitzustellen vermögen.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der in einer Nachbehandlungsstufe (S 2) der mittleren Fraktion (m) der ersten Stufe (S 1) Cleaner der Bauart eingesetzt werden, die drei um ihre Zentrallängsachse herum angeordnete Auslässe für drei verschiedene Fraktionen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Fraktion (m) der Nachbehandlungsstufe (S 2) für die mittlere Fraktion (m) der ersten Stufe (S 1) wieder vor dieselbe Nachbehandlungsstufe (S 2) führbar ist (Fig. 3).

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass für die Schwerfraktion der Cleaner der ersten Stufe (S 1) solche Cleaner (N 1) in einer ersten Nachreinigungsstufe vorgesehen sind, die zwei oder drei Fraktionen bereitzustellen vermögen, wobei jeweils ein Aus-lass für eine Gutfraktion besteht, die eventuell nach Eindik-kung und Endsortierung in feinsten Loch-/Schlitzsieben der Maschinenbütte zuführbar ist, und dass ein Nebenkreis aus solchen Cleanern (N 2), die zwei oder drei Fraktionen bereitzustellen vermögen, besteht; der für die Leichtfraktion der Stufen (S 1 bis S 5) des Hauptstranges vorgesehen ist, wobei jeweils der Auslass für die jeweilige mittlere Fraktion der

Stufen (S 1 bis S 4) des Hauptstranges, die teils noch spezifisch leichte und schwere Verunreinigungen enthält, in einer Kaskade zum Einlass der unmittelbar folgenden Cleanerstu-fe (S 2 bis S 5) des Hauptstranges geschaltet und die Schwerfraktion der auf die erste folgenden Cleaner-Stufen (S 2 bis S 5) des Hauptstranges ebenfalls gegebenenfalls nach Ein-dickung und Endsortierung in feinsten Loch- Schlitzsieben der Maschinenbütte zuführbar ist. (Fig. 1).

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwerfraktionsauslass der Cleaner (N 2) des Nebenkreises gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer Sammelbütte und Pumpe jeweils mit dem Einlass der ersten Stufe (S 1) des Hauptstranges verbunden ist.

7. Anordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gutfraktion der Cleaner (N 1) der ersten Nachreinigungsstufe für die Schwerfraktion (s) der ersten Stufe (S 1) die Leichtfraktion ist und diese Cleaner der Bauart sind, die zwei Auslässe für zwei Fraktionen (s und 1 bzw. s und m) aufweisen.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Cleaner (N 2) des Nebenkreises der Bauart sind, die Auslässe für zwei Fraktionen (s und 1 bzw. s und m) aufweisen.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungskonsistenz in den Cleanern mindestens des Hauptstranges zwischen 0,4 bis 1 Gew.-% Feststoffgehalt (atro bei Fasersuspensionen) beträgt.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Cleaner (S 1 bis S 5) der ersten Stufen unidirektionale Cleaner sind, bei denen der Clea-nerkörper zumindest überwiegend kegelstumpfförmig ausgebildet ist und alle Auslässe sich am dünnen Ende und die Einlassseite sich am gegenüberliegenden Ende desselben befinden, dass durch die Auslauföffnung (14) des Kegelteils zentral ein erstes für die mit Leichtschmutz angereicherte Fraktion vorgesehenes Auslaufrohr (11) hineinragt, und ein zweites, äusseres Auslaufrohr (12) für die mittlere Fraktion koaxial zum ersten Auslaufrohr (11) in den Kegelteil des Cleaner-Körpers erheblich weniger als das erste hineinragt und den Durchmesser der Auslauföffnung des Cleaner-Körpers (Kegelstumpf) mindestens zu 70% und höchstens zu 85% einnimmt.

11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnung (16) des zweiten Auslaufrohres (12) in einen getrennten Aufnahmeraum (4) mündet, durch den hindurch das erste Auslaufrohr (11) verläuft und das erste Auslaufrohr (11) einen ersten Aufnahmeraum (2) für die am Gehäuserand des Cleaner-Körpers am Auslaufende desselben abziehbare, mit Schwerschmutz oder Schwerteilen angereicherte Fraktion (Schwerfraktion) durchdringt.

12. Anordnung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussendurchmesser des äusseren koaxialen Rohres (12) mindestens 75 und maximal 85% des Durchmessers der Auslauföffnung und der Aussendurchmesser des zentralen Abzugsrohres (11) maximal 40% von dem letzteren Durchmesser beträgt.

13. Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das äussere koaxiale Rohr (12) mindestens 4 mm und das innere Auslaufrohr (11) mindestens 20 mm bis 60 mm in den Kegelstumpfteil hineinragt.