DE102006028474A1

DE102006028474A1 - Siebelement, insbesondere Langfasersiebelement und Sortiervorrichtung mit einem Siebelement sowie seine Verwendung

Info

Publication number: DE102006028474A1
Application number: DE200610028474
Authority: DE
Inventors: Herbert Aust; Rolf Butzküven
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2006-06-21
Filing date: 2006-06-21
Publication date: 2007-12-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Siebelement (1), insbesondere Langfasersiebelement, mit einer Mehrzahl von achsparallel zueinander unter Bildung von Siebschlitzen (4.1-4.n) angeordneten Siebstege (3.1-3.n). In einer bevorzugten Ausführungsform ist der einzelne Siebsteg (3.1-3.n), in Strömungsrichtung betrachtet, zumindest am Übergang zwischen der Anströmseite (6) und dem Siebschlitz (4.1-4.n) an seiner in Strömungsrichtung liegenden Rückseite (11.1 bis 11.n) gerundet ausgeführt. Die Weite des Siebschlitzes (4.1 bis 4.n), im Querschnitt betrachtet, ist im Eintrittsbereich in den Siebschlitz (4.1 bis 4.n) im Bereich der Anströmseite (6) größer als die Weite (w) am Austritts (9.1 bis 9.n) an der Austrittsseite (7). Die die Breite des einzelnen Siebsteges (3.1 bis 3.n) an der Austrittsseite (7) charakterisierende Stegbreite (b) ist als Funktion der Faserlänge der gewünschten zu sortierenden Faser bestimmt und entspricht mindestens dem 0,8-fachen Betrag der Faserlänge. Die Weite (w) des einzelnen Siebschlitzes (4.1 bis 4.n) am Austritt (9.1 bis 9.n) beträgt im Bereich zwischen 0,5 bis 5 mm. Das Siebelement wird vorzugsweise in einem Drucksortierer für die Faserstoffaufbereitung für Hydroformeranlagen eingesetzt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Siebelement, insbesondere ein Langfasersiebelement, im einzelnen mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruches 1 oder denen des Anspruches 10; ferner eine Vorrichtung zum Sortieren einer Faserstoffsuspension für Former zur Herstellung von Vliesbahnen oder -matten aus Langfasern und deren Verwendung.
Technisch hergestellte Bahnen in Form von Vliesen, welche von lose zusammen liegenden Fasern gebildet werden, die noch nicht miteinander verbunden sind, sind in unterschiedlichen Ausführungen bekannt. Die Festigkeit eines derartigen Vlieses beruht dabei meist nur auf der fasereigenen Haftung. Zur Verarbeitung beziehungsweise weiteren Nutzung wird das Vlies daher in der Regel verfestigt, wofür verschiedene Methoden angewandt werden. Die Vliese werden beispielsweise ähnlich wie bei der Papierherstellung mittels Nassverfahren hergestellt. Die Herstellung erfolgt auf sogenannten Hydroformeranlagen. Der Prozess ist an den Prozess der Papierherstellung angelegt und umfasst die sogenannte Wet-Lay-Technologie mit den folgenden typischen Verfahrensschritten: Dispersion der Fasern in Wasser, kontinuierliche Formation des Vlieses an einem integrierten Sieb mit Hilfe der Filtration und Verfestigung, Trocknung der geformten Vliese. Dabei werden für die Herstellung von zum Beispiel Glasvliesen auf Hydroformeranlagen bisher vor dem Stoffauflauf Schwerschmutzabscheider in Form von sogenannten Cleanern, vorzugsweise nach dem Pulper, das heißt dem Stofflöser, eingesetzt. Die genannten Schwerschmutzabscheider sind jedoch nicht in der Lage, große Fremdteile, wie zum Beispiel Holz, Kunststoff oder Pappestücke, die beispielsweise von Paletten oder Verpackungen stammen, aus der im Pulper gebildeten Faserstoffsuspension befriedigend und störungsfrei zu entfernen.
Die Faserdimensionen bei Glasvliesen sind ca. 10-45 mm in der Länge und ca. 2-30 um in der Dicke. Ähnliche Größen haben auch Synthesefasern oder Fasern aus Mineral oder Metall für die Vliesherstellung. Sie sind somit beträchtlich länger als Zellstofffasern für die Papier- und Kartonherstellung. Da gelten Zellstofffasern schon als „lang" bei einer Länge von mehr 3 mm. 6 mm werden in Papierproduktionsanlagen nicht überschritten.
Sortiervorrichtungen für Zellstoff-Faserstoffsuspensionen, insbesondere Faserstoffsuspensionen mit „langen" Zellstofffasern, sind beispielsweise aus der DE 198 15 449 A1 bekannt. Diese Druckschrift offenbart eine Siebvorrichtung mit Sortierschlitzen, welche in ihrer Längserstreckung begrenzt sind und eine Länge von höchstens 20 mm aufweisen. Die Weite der Sortierschlitze liegt hier zwischen 0,08 und 0,5 mm. Dadurch wird erreicht, dass zum einen auch solche Störstoffe abgewiesen werden, welch von ihrer Größe und Form Fasern relativ ähnlich sind. Die beschriebene Siebvorrichtung ist dadurch charakterisiert, dass diese auf der Anströmseite im Wesentlichen geneigt ausgeführte Anströmflächen aufweist und die Siebschlitze sich in Richtung zum Austritt hin vergrößern. Ein wesentlicher Nachteil einer derartigen Ausführung besteht darin, dass auf der Faserstoffsuspensionszulaufseite Langfasern für Vliesbahnen aufgrund der Geometrie der Siebschlitze und der einzelnen Siebstege im Querschnitt betrachtet diese zum Teil gar nicht erst passieren, sondern ebenfalls abgeschieden werden.
Siebvorrichtungen für Anwendungen in der Papierindustrie sind ferner beispielsweise aus der Druckschrift DE 33 27 422 vorbekannt. Die Sieböffnungen sind zumindest im Eintrittsbereich der Strömung bis hin zur engsten Stelle der Sieböffnung mit eckigem Querschnitt ausgeführt, wobei jeweils die Sieböffnung ihre geringste Weite an einer Kante der Profile aufweist, die gegenüber der nächsten und in Bezug auf die Strömungsrichtung zwischen Eintritts- und Austrittsseite der Sieböffnungsvorderkante der Profile um mindestens 0,2 mm in Bezug auf die Eintrittseite der Sieböffnung zurückgesetzt ist. Die enge Schlitzweite auf der Zulaufseite garantiert, dass Partikel und Störstoffe bestimmter Größe abgewiesen werden und nicht in die Siebschlitzöffnung gelangen können. Dies hat allerdings auch zur Folge, dass eine derartige Siebanordnung nicht für die Sortierung von Langfasern für Vliesbahnen geeignet ist, da es hier an den Kanten insbesondere bei der Sortierung von solchen Langfasern zu unerwünschten Verstopfungen oder Verschlingungen von Fasern kommen kann, so dass diese die Siebvorrichtung nicht mehr passieren können.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die beschriebenen Fremdteile bereits vor dem Stoffauflauf aus der Fasersuspension zu entfernen, um Qualitätseinbußen, Ausschuss und/oder mechanische Beschädigungen am Formiersieb oder dem Stoffauflauf zu vermeiden und eventuell im nachgeschalteten Trocknungsvorgang das Auslösen von Feuer aufgrund von Verstopfungen oder der leichten Entzündbarkeit der genannten Fremdteile im Trockner zu vermeiden. Die erfindungsgemäße Lösung soll dabei durch einen geringen konstruktiven Aufwand charakterisiert sein.
Die erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale der Ansprüche 1, 10 und 15 charakterisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind jeweils in den Unteransprüchen beschrieben.
Erfindungsgemäß wird zur Sortierung von Faserstoffsuspensionen für die Wet-Lay-Technologie in Hydroformeranlagen ein Siebelement eingesetzt. Dieses umfasst eine Mehrzahl von achsparallel zueinander angeordneten Siebstegen, die unter Bildung von Schlitzen einander benachbart angeordnet sind. Die Siebstege können als Profilstäbe ausgeführt sein. Sie bilden durch ihre Anordnung eine beim Einsatz in Sortiereinrichtungen der zu sortierenden Faserstoffsuspension direkt ausgesetzte erste Seite, die auch als Anströmseite bezeichnet wird, und eine zweite Seite, die auch als Austrittsseite bezeichnet wird. In Strömungsrichtung weist der einzelne Siebsteg eine zuerst angeströmte Vorderseite und eine Rückseite auf. Erfindungsgemäß sind die Siebstege derart gestaltet, dass eine Verstopfung durch extrem lange Fasern verhindert wird und gleichzeitig Störstoffe mit bestimmter Geometrie mit Sicherheit abgewiesen werden.
Die erfindungsgemäße Lösung ist in besonderer Weise zur Sortierung von langen Fasern geeignet, wie sie insbesondere bei der Herstellung von Vliesbahnen verwendet werden. Durch die entsprechende Ausgestaltung der Vorder- und Rückseiten in Strömungsrichtung erfahren diese eine Führung in die Siebschlitze hinein und hindurch. Die zu sortierenden Fasern können dabei eine Länge von größer als 10 mm, vorzugsweise im Bereich zwischen 10 und 40 mm aufweisen, während die Dicke variieren kann. Diese liegt beispielsweise zwischen 2-30 μm. Denkbar als zu sortierende Materialien sind dabei Synthesefasern, Glas, Mineral oder Metalle.
In Abhängigkeit davon wird die Stegbreite als Funktion der Faserlänge der gewünschten zu sortierenden Fasern gewählt. Diese entspricht zur Vermeidung von Umschlingungen im Austrittsbereich mindestens dem 0,8-fachen Betrag der Faserlänge. Die Weite, das heißt der Abstand an der Austrittsseite des Siebelementes zwischen zueinander benachbart angeordneten Siebstegen beträgt im Bereich zwischen 0,5 bis 5 mm, vorzugsweise 0,6 bis 4 mm, besonders bevorzugt 2 bis 3 mm.
Die einzelnen Siebstege sind in günstigen Ausführungsformen derart ausgeführt, dass diese an der Anströmseite für die Faserstoffsuspension, das heißt der dieser ausgesetzten Oberfläche in Strömungsrichtung betrachtet von der Anströmseite in Richtung des Schlitzes gekrümmt ausgeführt ist, so dass der jeweils zwischen einer Vorder- und einer Rückseite zweier einander benachbart angeordneter Siebstege gebildete Schlitz sich in Richtung vom Eintritt zum Austritt der Durchtrittsöffnung verjüngt, das heißt durch eine Verringerung des Querschnittes charakterisiert ist, wobei wenigstens der in Strömungsrichtung der Fasersuspension betrachtet rückseitige Wandbereich des Siebsteges mit dieser Krümmung ausgeführt ist. Die Krümmung erfolgt dabei derart, dass diese konvex beziehungsweise nach außen gerichtet ist und somit gerade für lange Fasern in optimaler Weise eine Führung in den Schlitz hinein in Durchflussrichtung gewährleistet. Solche Formen lassen sich günstig herstellen, wenn die Siebstege durch Profilstäbe gebildet werden.
In einer anderen Ausführungsform können die Oberflächen der Siebstege auch ungekrümmt verlaufen.
Unter Anströmseite des Siebelementes wird die direkt von der Faserstoffsuspension angeströmte Seite des Siebelementes verstanden. Austrittsseite ist die Seite, an welcher der Austritt der sortierten Fasern, insbesondere Langfasern, erfolgt. Die Vorderseite eines Siebsteges ist als die entgegen der Anströmrichtung ausgerichtete Seite eines Siebsteges definiert. Unter Rückseite wird die in Strömungsrichtung weisende und der Vorderseite nachgeordnete Seite eines Siebsteges verstanden.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführung sind die einzelnen Siebstege in ihrem Profil derart ausgeführt, dass diese symmetrisch ausgebildet sind. Die symmetrische Anordnung erfolgt bezüglich einer vertikal zur Strömungsrichtung ausgebildeten Achse beziehungsweise einer Ebene, die durch die Mittenachse oder Siebstegachse und eine Senkrechte dazu in vertikaler Richtung charakterisiert ist. Die Ausführung ist dadurch charakterisiert, dass die Oberfläche durch ein Kreissegment gebildet wird, während der die Austrittsseite bildende Teilbereich des Profils von einem eine ebene Seitenfläche aufweisenden Querschnitt gebildet wird, vorzugsweise einem Rechteck. Eine derartige Ausführung gewährleistet den Einbau des Siebelementes unabhängig von der Anströmrichtung.
Die die Innenseite beziehungsweise Austrittsseite bildenden Flächen der Siebstege sind vorzugsweise eben ausgeführt. Die ebene Ausführung bedingt im Austrittsbereich aus dem Siebschlitz eine scharfkantige Richtungsänderung am Siebsteg, wodurch die Neigung zur Umschlingung der benachbarten Siebstege im Austrittsbereich aus den Schlitzen verringert wird.
Die Anordnung der Siebstege erfolgt bei Anordnung der Siebstäbe in einem Siebkorb radial, wobei die die Austrittsseite bildenden Flächen in diesem Fall tangential gegenüber einem theoretischen Durchmesser verlaufen. Dadurch wird am Austritt aus der Durchtrittsöffnung eine scharfe Kante erzeugt, die die Fasern ablenken soll. Für den Fall, dass dennoch Fasern sich an der Innenseite des Siebelementes anlegen, das heißt an den benachbarten Siebstegen, wird ein Verstopfen beziehungsweise Hineinziehen in den benachbarten Schlitze von der Innenseite her mit Sicherheit aufgrund der Siebstegbreite vermieden.
Die einzelnen Siebstege sind vorzugsweise jeweils einteilig ausgeführt, das heißt das beschriebene Profil wird aus einem Element beziehungsweise einem Profilstab gebildet. Die Zusammenfassung zu einem Siebelement durch entsprechende Zuordnung der einzelnen Siebstege zueinander kann vielgestaltig vorgenommen werden. Im einfachsten Fall sind ein oder mehrere Tragelemente vorgesehen, an denen die Siebstege befestigt sind beziehungsweise mit denen die Siebstege zu einer baulichen Einheit zusammengefasst sind. Dies kann unterschiedlich erfolgen. Denkbar sind kraft- oder formschlüssige und/oder stoffschlüssige Lösungen. Bei Formschluss erfolgt die Zusammenfassung zwischen den Siebstegelementen und den Tragelementen vorzugsweise durch Verklemmen, bei Stoffschluss durch Verschweißen. Im erstgenannten Fall kann dabei die Ausgestaltung der die Außenseite bildenden Oberflächen der einzelnen Siebstege zur Realisierung des Formschlusses genutzt werden.
Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Siebelement als zylindrischer Siebkorb ausgeführt. Bei diesem sind die Tragelemente in Form von ringförmigen Elementen ausgebildet, in denen die Siebstege entsprechend im wesentlichen achsparallel zueinander angeordnet sind. Die Anordnung erfolgt dabei in radialer Richtung auf einem gemeinsamen Radius, d.h. frei von Versatz in radialer Richtung zueinander.
Ein erfindungsgemäß ausgestalteter und dimensionierter Siebkorb wird vorzugsweise in einer Vorrichtung zur Sortierung einer Faserstoffsuspension für die Herstellung von Vliesen auf Hydroformeranlagen eingesetzt. Dabei erfolgt der Einsatz in Form eines Vertikalsichters, insbesondere einer Sortiervorrichtung mit in Einbaulage senkrecht angeordneter Mittenachse des Siebkorbes, wobei der Siebkorb feststehend oder rotierend ausgeführt sein kann. Vorzugsweise erfolgt der Einsatz des Siebkorbes in sogenannten Drucksortierern mit zentripetaler Durchströmung, das heißt Durchströmung der Faserstoffsuspension von radial außen nach innen. In diesem Fall umfasst der Drucksortierer zumindest ein Gehäuse, in welchem das Siebelement angeordnet ist sowie einen ringförmigen von der Gehäuseinnenwand gebildeten Zulaufraum, der radial außerhalb des Außenumfanges des Siebkorbes angeordnet ist und um diesen herum verläuft und einen Zulauf, der vorzugsweise tangential an den Zulaufraum angekoppelt ist, so dass sich eine schraubenlinienförmige Strömung um den Siebkorb entwickelt. Aufgrund der sich einstellenden Strömung werden dabei bereits Schwerteile aufgrund der Zentrifugalkraft aus der Faserstoffsuspension ausgeschieden. Die langen Fasern gelangen aufgrund der Ausgestaltung der Außenseite des Siebkorbes, insbesondere der in Strömungsrichtung liegenden in den jeweiligen Siebschlitz hineinlaufenden abgerundeten Oberfläche durch das Sieb hindurch. Der Austritt erfolgt in den Gutstoffraum, aus dem dann der entsprechende Gutstoff zur Weiterverarbeitung abgezogen werden kann. Dieser enthält die Fasern der gewünschten Menge, die dann einer Hydroformeranlage, insbesondere dem Stoffeinlauf der Hydroformeranlage zugeführt werden können.
Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:
1 verdeutlicht in schematisiert vereinfachter Darstellung anhand eines Ausschnittes durch einen Axialschnitt durch ein Siebelement den Grundaufbau und die Dimensionierung der das Siebelement bildenden Elemente gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 verdeutlicht anhand einer Ansicht gemäß 1 eine besonders vorteilhafte Weiterentwicklung eines Siebelementes mit Eignung für unterschiedliche Strömungsrichtungen;
3 verdeutlicht in einem Axialschnitt (oberer Teil der Figur) und in Draufsicht (unterer Teil der Figur) eine weitere Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes;
4 verdeutlicht eine Perspektivansicht auf ein Siebelement in Form eines Siebkorbes;
5 verdeutlicht den Einsatz eines erfindungsgemäß ausgeführten Siebelementes in einem Drucksortierer.
Die 1 verdeutlicht anhand eines Ausschnittes aus einem Axialschnitt durch ein Siebelement 1, insbesondere in Form eines Siebkorbes 2 die Grundgeometrie und den Aufbau gemäß einer ersten besonders vorteilhaften Ausführungsform. Das Siebelement 1 umfasst dabei eine Mehrzahl achsparallel zueinander angeordneter Siebstege 3.1 bis 3.n, wobei die Anordnung einander benachbart unter Bildung von Schlitzen 4.1 bis 4.n erfolgt. Die einzelnen Siebstege 3.1 bis 3.n, hier beispielhaft 3.1 bis 3.4 sind in Form von Profilstäben 5.1 bis 5.n, hier 5.1 bis 5.4 ausgeführt. Diese werden beispielsweise in hier nicht dargestellten Tragelementen, die in einem Winkel zur jeweiligen Siebstegachse, vorzugsweise senkrecht zu dieser ausgerichtet sind, in ihrer Lage zueinander fixiert. Unter Siebstegachse wird dabei eine Achse verstanden, die in Längsrichtung der Siebstege ausgerichtet ist und je nach Ausführung der Siebstege mit einer geometrischen Mittenachse oder der Schwerpunktachse der einzelnen Siebstege zusammenfällt. Die Anordnung der einzelnen Siebstege 3.1 bis 3.4 zueinander erfolgt unter Bildung einer ersten und einer zweiten Seite des Siebelementes 1. In der Gebrauchslage erfolgt der Durchtritt der zu sortierenden Fraktion durch die Schlitze 4.1 bis 4.n, hier beispielhaft 4.1 bis 4.3 von der ersten Seite in Richtung zur zweiten Seite. Die erste Seite bildet dabei die Anströmseite 6 für die zu sortierende Faserstoffsuspension F. Dabei werden die abzuscheidenden Störstoffpartikel am Siebelement 1 zurückgehalten. Lediglich die in der Faserstoffsuspension F gewünschten verbleibenden Fasern gelangen über die Schlitze 4.1 bis 4.n zur als Austrittsseite 7 fungierenden zweiten Seite. In Strömungsrichtung der Fasersuspension F betrachtet weist der einzelne Profilstab 5.1 bis 5.n jeweils eine Vorderseite 10.1 bis 10.n und eine Rückseite 11.1 bis 11.n auf. Die Vorderseite 10.1 bis 10.n ist entgegen der Strömungsrichtung der Faserstoffsuspension F ausgerichtet, während die rückwärtige Seite in Strömungsrichtung weist. Beispielhaft sind hier die Vorderseiten 10.2 bis 10.4 und die Rückseiten 11.1 bis 11.3 wiedergegeben. Die Siebstege 3.1 bis 3.n sind dabei im Profil derart gestaltet, dass diese in Strömungsrichtung der Faserstoffsuspension betrachtet von der Anströmseite 6 in Richtung zur Austrittsseite 7 zumindest im Übergang zwischen Anströmseite 6 und der Rückseite 11.1 bis 11.n gerundet ausgeführt sind. Vorzugsweise ist der einzelne Siebsteg 3.1 bis 3.n an der Anströmseite 6 ebenfalls gerundet ausgeführt. Der einzelne Schlitz 4.1 bis 4.n erfährt dadurch eine Veränderung des Querschnittes in Richtung zur Austrittsseite 7. Im einzelnen verringert sich im Querschnitt betrachtet die Durchgangsweite des Schlitzes 4.1 bis 4.n von der Anströmseite 6 in Richtung zur Austrittsseite 7. Die die Austrittsseite 7 beschreibenden Flächen 8.1 bis 8.4 der einzelnen Siebstege 3.1 bis 3.4 sind vorzugsweise eben ausgeführt. Die Anordnung erfolgt je nach Ausführung des Siebelementes 1 als Siebkorb 2 oder gekrümmtes Siebelement tangential gegenüber einem einen Kreisbogen beschreibenden Radius r und frei von Versatz in radialer Richtung und bei Ausführung als ebenes Siebelement auf einer Höhe und frei von Versatz in Höhenrichtung zueinander. Die die Austrittsöffnung 9.1 bis 9.n beschreibenden Kanten von Rückseite und Vorderseite der einander benachbart angeordneten Siebstege 3.1 bis 3.n sind dabei ebenfalls in radialer oder Höhenrichtung frei von Versatz zueinander angeordnet. Die Stegbreite b bestimmt sich als Funktion der Faserlänge l der gewünschten durch das Siebelement 1 hindurchtretenden Fasern, wobei b ≥ 0,8 × l beträgt. l bedeutet dabei Faserlänge. Vorzugsweise wird jedoch eine Stegbreite b gewählt, die dem einfachen Betrag der Faserlänge l der durch das Siebelement 1 gewünschten hindurchtretenden Fasern entspricht. Dadurch wird mit Sicherheit eine Umschlingung der Siebstege 3.1 bis 3.n durch die durch die einzelnen Schlitze 4.1 bis 4.n hindurchtretenden Langfasern an der Austrittsseite 7 vermieden. Die Schlitzweite w, das heißt der Abstand zwischen den beiden einander benachbarten Siebstegen 3.1, 3.2 beziehungsweise 3.n und 3.n + 1 mit n ≥ 1 an der Austrittsseite 7, das heißt am direkten Austritt 9.1 beziehungsweise 9.n bestimmt sich erfindungsgemäß als eine Funktion der Dicke d der Fasern. Dabei werden Schlitzweiten w im Bereich von 0,5 bis 5 mm, vorzugsweise 1 mm bis 4 mm, besonders bevorzugt 1 mm bis 3 mm, besonders bevorzugt 2 mm bis 3 mm gewählt.
Zur Führung der langen Fasern und der Gewährleistung einer entsprechenden Einzugswirkung in den Schlitz 4.1 bis 4.n hinein sind die Siebstege 3.1 bis 3.n an den die Anströmseite 6 bildenden Flächenbereichen gerundet ausgeführt, wobei zumindest in-Strömungsrichtung der Faserstoffsuspension F gegenüber der Anströmseite 6 betrachtet eine Abrundung der Außenflächen der Siebstege 3.1 bis 3.n im Übergang zu den Schlitzen 4.1 bis 4.n erfolgt. Somit werden die einzelnen langen Fasern in Strömungsrichtung betrachtet allmählich entlang der Oberfläche der Siebstege 3.1 bis 3.n in den in Strömungsrichtung benachbart zum jeweiligen Siebsteg 3.n mit n ≥ 1 liegenden Schlitz 4.n + 1 hineingeführt beziehungsweise gezogen. Die Führung der langen durch das Siebelement 1 abzutrennenden Fasern erfolgt somit an der Oberfläche der einzelnen Siebstege 3.1 bis 3.n frei von scharfen Kanten beziehungsweise einer starken Richtungsänderung entlang einer gewölbt beziehungsweise gekrümmt ausgeführten Oberfläche. Der Einzug in den Siebschlitz 4.1 bis 4.n erfolgt dadurch nicht durch starke Richtungsänderung sondern allmählich.
Die Strömungsrichtung für die Faserstoffsuspension F ist hier mittels Pfeil angegeben. Die Durchflussrichtung durch die Schlitze 4.1 bis 4.n ist mit einem Pfeil und R gekennzeichnet.
Vorzugsweise erfolgt der Übergang zwischen der Anströmseite 6 und der Austrittsseite 7 kontinuierlich. In diesem Fall, wie in der 1 auch dargestellt, ist die in Strömungsrichtung der Faserstoffsuspension F liegende Rückseite 11.1 beziehungsweise 11.n eines einzelnen Profilstabes 5.1 bis 5.n derart ausgeführt, dass diese eine von der Anströmseite 6 bis zum Schlitzaustritt erstreckende gewölbte Fläche umfasst, deren Verlauf im Querschnitt betrachtet durch wenigstens einen Radius, hier r2 beschreibbar ist. Vorzugsweise erfolgt der Übergang zwischen Vorderseite 10.1 bis 10.n und der Anströmseite 6 ebenfalls gerundet, hier durch einen Radius r1. Dabei ist r1 < r2. Der Schlitzeintritt ist in Richtung zur Vorderseite des Siebsteges hin verlagert.
Verdeutlicht die 1 eine Ausführung mit Eignung für nur eine Strömungsrichtung, verdeutlicht 2 die erfindungsgemäße Ausgestaltung gemäß einer zweiten Ausführungsvariante für beliebige Strömungsrichtungen der Fasersuspension F. Auch hier ist das Stegprofil anhand eines Ausschnittes aus einem Axialschnitt durch ein Siebelement 1 dargestellt. Auf die Darstellung des Tragelementes wurde verzichtet. Ersichtlich sind die Anströmseite 6 und die dieser gegenüberliegende Austrittsseite 7. Die einzelnen Siebstege 3.1 bis 3.n sind einander benachbart angeordnet. Die Anordnung erfolgt achsparallel. Beispielhaft sind hier die einzelnen Siebstegachsen A_3.1 bis A_3.n wiedergegeben, welche der Mitten- oder Schwerpunktachse entsprechen. Die die Anströmseite 6 des Siebelementes 1 bildende Oberfläche der einzelnen Siebstege 3.1 bis 3.n sind hier gekrümmt ausgeführt. Vorzugsweise erfolgt die Krümmung symmetrisch bezogen auf die Stegbreite b. Die Ausgestaltung der Grundgeometrie der einzelnen Siebstege 3.1 bis 3.n erfolgt bezogen auf eine Ebene, welche durch Siebstegachse A_3.n und eine Senkrechte zu dieser beschreibbar ist, symmetrisch. Dies bedeutet, dass die in Strömungsrichtung liegende angeströmte Vorderseite 10.1 des einzelnen Siebstegelementes 3.1 bereits gekrümmt ausgeführt ist und die Rückseite 11.1 in Richtung zur Austrittsseite 7 ebenfalls. Im Profilquerschnitt betrachtet setzt sich dabei das einzelne Stegprofil aus zwei geometrischen Grundelementen zusammen, im Bereich der Austrittsseite 7 mit Rechteckquerschnitt und die Anströmseite 6 bildende Oberfläche wird von einem Kreissegment gebildet.
Bei der in der 2 dargestellten Ausführungsform kann die Faserstoffsuspension F an der Anströmseite 6 in beliebiger Strömungsrichtung entlang dieser geführt werden. Derartige Siebelemente 1 sind somit auch für sich ändernde Strömungsrichtungen geeignet und hinsichtlich der Einbaurichtung beliebig einsetzbar. Auch hier sind die Stegbreite mit b und die Schlitzweite mit w angegeben. Diese wird im Bereich der Austrittsseite 7 des Siebelementes 1 im Querschnitt betrachtet an den einzelnen Siebstegen 3.1 bis 3.n gemessen.
Bei beiden Ausführungen gemäß der 1 und 2 ist die die Austrittsseite bildende Fläche 8.1 bis 8.n des einzelnen Stegelementes 3.1 bis 3.n vorzugsweise eben ausgeführt. Die Schlitzlänge der in Richtung parallel zur Siebstegachse erstreckt sich vorzugsweise über die ganze Höhe (Axialerstreckung) des Siebelementes 1 bzw. 2. An den Tragelementen 12 ist der Schlitz eventuell geschlossen.
3 zeigt eine besonders einfache Form der Erfindung. Dabei ist die Oberfläche der Siebstege 3.1 bis 3.n nicht oder nur unwesentlich abgerundet. Auch hier sind die bereits genannten Werte für die Stegbreite b und Schlitzweite w erfüllt. Ein solches Siebelement kann auch durch Fräsen hergestellt sein.
4 verdeutlicht in schematisch vereinfachter Darstellung anhand einer Perspektivansicht das bevorzugte Anwendungsgebiet eines erfindungsgemäß gestalteten Siebelementes 1 in Form eines Siebkorbes 2. Bei diesem sind die Siebstege 3.1 bis 3.n achsparallel um die Symmetrieachse S des Siebkorbes 2 angeordnet. Die einzelnen Siebstege 3.1 bis 3.n in Form von Profilstäben 5.1 bis 5.n sind dabei in Tragelementen 12 gelagert oder an diesen befestigt. Dies kann verschiedenartig erfolgen. Denkbar sind form- oder kraft- oder stoffschlüssige Verbindungen oder eine Kombination aus diesen Möglichkeiten zwischen den einzelnen Tragelementen 12 und den einzelnen Siebstegen 3.1 bis 3.n. Bei dieser Figur sind nur einige der Siebstege dargestellt. Beim fertigen Siebkorb 2 verteilen sie sich gleichmäßig über den ganzen Umfang.
Bei formschlüssiger Verbindung erfolgt die Kopplung vorzugsweise zwischen der die Anströmseite 6 bildenden Oberfläche des einzelnen Siebsteges 3.1 bis 3.n, insbesondere eines Teilbereiches über dessen Erstreckung in Längsrichtung in einer entsprechend dazu komplementären Ausnehmung an einem ringförmig ausgebildeten Tragelement 12, wobei die Verbindung durch Verspannung des ringförmigen Tragelementes 12 gegenüber den einzelnen Siebstegen 3.1 bis 3.n erfolgt. Andere Ausführungen sind ebenfalls denkbar.
Ein besonders vorteilhaftes Anwendungsgebiet eines erfindungsgemäß gestalteten Siebelementes 1 in Form eines zylindrischen Siebkorbes 2 ist der Einsatz in einer Sortiervorrichtung für Faserstoffsuspensionen F, insbesondere einem sogenannten Vertikalsichter 13 zur Aufbereitung von Faserstoffen, insbesondere Synthesefasern, Glas, Mineral oder Metall, wobei es sich hierbei um Langfasern handelt. Unter diesen werden Fasern verstanden, die durch eine Faserlänge l größer 10 mm, vorzugsweise im Bereich zwischen 10 und 45 mm und durch eine Dicke von ≥ 2 μm, vorzugsweise im Bereich von 2-30 μm charakterisiert sind.
Der Vertikalsichter 13 ist in Form eines Drucksortierers 14 ausgeführt. Dieser umfasst einen von einem Gehäuse 15 umschlossenen Innenraum 17 mit einem darin angeordneten Siebelement 1 in Form des Siebkorbes 2. Die Mittenachse M, insbesondere Symmetrieachse des Siebelementes 1 verläuft in Einbaulage in der Vorrichtung senkrecht. Der in der 4 dargestellte Drucksortierer 14 ist dabei beispielhaft als Vorrichtung mit zentripetaler Durchströmung ausgeführt. Dieser umfasst einen Zulauf 16 in den Innenraum 17 des Gehäuses 15, über welchen die Faserstoffsuspension F zugeführt wird. Das Gehäuse 15 begrenzt einen Zulaufraum 19, welcher mit dem Zulauf 16 gekoppelt ist. Dieser ist Bestandteil des Innenraums 17. Die Faserstoffsuspension F gelangt zunächst in diesen Zulaufraum 19. Dieser erstreckt sich im wesentlichen ringförmig um das Siebelement 1 und in radialer Richtung bezogen auf die Mittenachse M radial außerhalb des Siebelementes 1. Der Zulauf 16 ist vorzugsweise tangential an den Zulaufraum 19 angeschlossen, so dass bei Betrieb des Drucksortierers 14 im Zulaufraum 19 eine Rotationsströmung der Faserstoffsuspension F ausgebildet wird. Die zugeführte Faserstoffsuspension F bewegt sich dabei im Zulaufraum 19 schraubenlinienförmig nach unten entlang des Siebelementes 1, insbesondere des Siebkorbes 2. Die Bewegung der Faserstoffsuspension F erfolgt dabei immer in einem Winkel zu den einzelnen Siebstegachsen. Bei dieser Ausführung wird die Anströmseite 6 von der in radialer Richtung bezogen auf die Mittenachse M nach außen weisenden und außen liegenden Seite des Siebelementes 1 gebildet. Die Austrittsseite 7 ist radial innen liegend angeordnet und weist zur Mittenachse M. Bei der Bewegung wird ein beträchtlicher Teil der Faserstoffsuspension F die zwischen den einzelnen Siebstegen 3.1 bis 3.n gebildeten Siebschlitze 4.1 bis 4.n passieren und in den radial innerhalb des Siebkorbes 2 liegenden Gutstoffraum 18 gelangen. Die Umfangsgeschwindigkeit der Faserstoffsuspension F kann durch die Gestaltung des Zulaufraumes 19 beeinflusst werden. Vorzugsweise wird ein sich in Strömungsrichtung konisch verjüngender Abschnitt gewählt, so dass die Umfangsgeschwindigkeit der Faserstoffsuspension F erhalten beziehungsweise noch gesteigert wird, wenn die Menge aufgrund des Abströmens durch das Siebelement 1 abnimmt. Die Trennwirkung eines derartigen Drucksortierers 14 ist also darauf zurückzuführen, dass hier zumindest ein Teil der in der zugeführten Faserstoffsuspension enthaltenen Verunreinigungen das Siebelement nicht passieren kann, also aufgrund der Größe, Form oder Flexibilität von den Fasern getrennt wird.
Infolge der durch die Rotationsströmung erzeugten Zentrifugalkräfte werden Schwerteile radial nach außen geschleudert, so dass sie nicht oder kaum mit dem Siebelement in Berührung kommen können. Diese werden dann in Richtung Innenwand des Gehäuses 15 geschleudert und teils durch die Faserstoffsuspensionsströmung weitergeschleppt und teils infolge der Schwerkraft in einen Teil des Zulaufraumes 19 transportiert, aus welchem sie leicht entfernt werden können. Wird zusätzlich ein innerhalb des Siebelementes 1 rotierender Siebräumer 20 verwendet, erzeugt dieser Druck- und Saugimpulse zur Freihaltung der Schlitze 4.1 bis 4.n. Er kann z.B. eine im Wesentlichen zylindrische Form haben und auf seiner Außenfläche mit Turbulenznoppen versehen sein, oft als „bumps" bezeichnet, z.B. einer Vielzahl von kugelabschnittsförmigen Erhebungen. Der größte Teil, der im Siebelement 1 abgewiesenen Faserstoffsuspension, insbesondere der Störstoffe, wird an einem Reject-Auslass 22 als Reject R aus dem Gehäuse entfernt. Dieses wird in der Regel nachsortiert, um hier Faserverluste zu vermeiden. Die sortierten Fasern, welche das Siebelement 1 passiert haben, gelangen über den Gutstoffauslass 21 aus der Sortiervorrichtung.
Vorzugsweise wird ein derartiger Drucksortierer 14 zur Stoffaufbereitung für Maschinen zur Herstellung mehrlagiger Faserstoffbahnen verwendet, wobei es sich bei diesen Faserstoffvliesen um Vliesmatten handelt, die aus langen Fasern gebildet werden. Dies erfolgt in sogenannten Hydroformern. Die Faserstoffsuspension enthält dabei mineralische Fasern, insbesondere Glasfasern.

1: Siebelement
2: Siebkorb
3.1-3.n: Siebsteg
4.1-4.n: Schlitz
5.1-5.n: Profilstab
6: Anströmseite
7: Austrittsseite
8.1-8.n: Oberfläche
9.1-9.n: Austritt
10.1-10.n: Vorderseite
11.1-11.n: Rückseite
12: Tragelement
13: Vertikalsichter
14: Drucksortierer
15: Gehäuse
16: Zulauf
17: Innenraum
18: Gutstoffraum
19: Zulaufraum
20: Siebräumer
21: Gutstoffauslass
22: Reject-Auslass
R: Reject
F: Faserstoffsuspension
R: Durchflussrichtung
l: Faserlänge
d: Faserdicke
w: Schlitzweite
b: Stegbreite

Claims

Siebelement (1), insbesondere Langfasersiebelement 1.1 mit einer ersten als Anströmseite (6) fungierenden Seite und einer zweiten als Austrittsseite (7) fungierenden Seite; 1.2 mit einer Mehrzahl von achsparallel zueinander unter Bildung von Siebschlitzen (4.1-4.n) angeordneten Siebstegen (3.1-3.n); 1.3 die Siebstege (3.1-3.n) sind als Profilstäbe (5.1-5.n) ausgeführt; die an einer Seite gerundet ausgeführt sind; gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: 1.4 der einzelne Siebsteg (3.1-3.n) ist in Strömungsrichtung betrachtet zumindest am Übergang zwischen der Anströmseite (6) und dem Siebschlitz (4.1 bis 4.n) an seiner in Strömungsrichtung liegenden Rückseite (11.1 bis 11.n) gerundet ausgeführt; 1.5 die Weite des Siebschlitzes (4.1 bis 4.n) im Querschnitt betrachtet im Eintrittsbereich in den Siebschlitz (4.1 bis 4.n) im Bereich der Anströmseite (6) ist größer als die Weite (w) am Austritt (9.1 bis 9.n) an der Austrittsseite (7).
Siebelement (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die die Austrittsseite (7) beschreibenden Flächen (8.1 bis 8.n) der Siebstege (3.1 bis 3.n) eben ausgeführt sind.
Siebelement (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die die Breite des einzelnen Siebsteges (3.1 bis 3.n) an der Austrittsseite (7) charakterisierende Stegbreite (b) als Funktion der Faserlänge l der gewünschten zu sortierenden Fasern bestimmt ist und mindestens dem 0,8-fachen Betrag der Faserlänge entspricht.
Siebelement (1) nach einem der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Weite (w) des einzelnen Siebschlitzes (4.1 bis 4.n) am Austritt (9.1 bis 9.n) im Bereich zwischen 0,5 bis 5 mm, vorzugsweise 0,6 bis 4 mm, besonders bevorzugt 2 bis 3 mm beträgt.
Siebelement (1) nach einem der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang zwischen Anströmseite (6) und der in Anströmrichtung vorn liegenden Vorderseite (10.1 bis 10.n) gerundet ausgeführt ist.
Siebelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rundungen zwischen Anströmseite (6) und Vorderseite (10.1 bis 10.n) und Anströmseite (6) und Rückseite (11.1 bis 11.n) durch unterschiedliche Radien (r1, r2) beschreibbar sind.
Siebelement (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rundungen zwischen Anströmseite (6) und Vorderseite (10.1 bis 10.n) und Anströmseite (6) und Rückseite (11.1 bis 11.n) durch gleiche Radien beschreibbar sind.
Siebelement (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der einzelne Siebsteg (4.1 bis 4.n) bezüglich einer Ebene, die durch die Siebstegachse (A3.1 bis A3.n) und eine Senkrechte dazu beschreibbar ist, symmetrisch ausgeführt ist.
Siebelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass dieses wenigstens zwei Tragelemente (12) umfasst, an welchen die Siebstege (3.1 bis 3.n) durch wenigstens eine der nachfolgend genannten Möglichkeiten befestigt sind: – Formschluss – Kraftschluss – Stoffschluss
Siebelement (1), insbesondere Langfasersiebelement 10.1 mit einer ersten als Anströmseite (6) fungierenden Seite und einer zweiten als Austrittsseite (7) fungierenden Seite; 10.2 mit einer Mehrzahl von achsparallel zueinander unter Bildung von Siebschlitzen (4.1-4.n) angeordneten Siebstegen (3.1-3.n); dadurch gekennzeichnet, dass 10.3 die die Breite des einzelnen Siebsteges (3.1 bis 3.n) an der Austrittsseite (7) charakterisierende Stegbreite (b) einen Wert von mindestens 8 mm, vorzugsweise mindestens 20 mm, besonders bevorzugt mindestens 30 mm aufweist und 10.4 die minimale Weite (w) des einzelnen Siebschlitzes (4.1 bis 4.n) zwischen 0,5 bis 5 mm, vorzugsweise 0,6 bis 4 mm, besonders bevorzugt 2 bis 3 mm beträgt.
Siebelement (1) nach einem der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieses als zylindrischer Siebkorb (2) ausgeführt ist.
Siebelement (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die in radialer Richtung innen liegende Seite des Siebkorbes (2) die Anströmseite (6) bildet.
Siebelement (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die in radialer Richtung außen liegende Seite des Siebkorbes (2) die Anströmseite (6) bildet.
Siebelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass dieses als gekrümmtes Siebelement ausgeführt ist.
Vorrichtung zum Sortieren von Faserstoffsuspensionen, insbesondere Sortiervorrichtung für Langfasern, dadurch gekennzeichnet, dass diese ein Siebelement (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14 umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass diese wenigstens einen Zulauf (16) für die Faserstoffsuspension (F) und wenigstens einen Austritt (21) für die sortierte Faserstoffsuspension und einen Reject-Auslass (22) für die Störstoffe umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: 17.1 die Vorrichtung ist als Vertikalsichter (13) ausgeführt; 17.2 das Siebelement (1) ist als Siebkorb (2) ausgebildet, dessen Mittenachse (M) senkrecht in einem Gehäuse (15) der Vorrichtung unter Trennung des Innenraumes (17) in einen Gutstoffraum (18) und einen Zulaufraum (19) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass diese als Vertikalsichter (13) mit zentripetaler Durchströmung ausgeführt ist, wobei der Gutstoffraum (18) in radialer Richtung innerhalb des Siebkorbes (2) angeordnet ist und der Zulaufraum (19) in radialer Richtung außerhalb des Siebkorbes (2) und die in radialer Richtung äußere Seite des Siebkorbes (2) von der Anströmseite (6) gebildet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Siebräumer (20) im Gutstoffraum (18) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Siebräumer (20) einen zylindrischen Grundkörper mit aufgesetzten Turbulenznoppen umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass diese als Vertikalsichter (13) mit zentrifugaler Durchströmung ausgeführt ist.
Verwendung einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 15 bis 21 zur Sortierung einer Faserstoffsuspension für einen Hydroformer zur Herstellung von Faservliesen.
Verwendung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Faservlies aus Fasern, insbesondere Glasfasern gebildet wird, deren Faserlänge bei mindestens 80 % (massenbezogen) zwischen 10 und 40 mm liegt.