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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Eine
Wirkung eines solchen Verfahrens besteht darin, die zugeführte
Faserstoffsuspension weiter aufzulösen, also zumindest
einen Teil der Faserstippen und Papierfetzen in Einzelfasern zu
zerlegen oder zu zerkleinern. Das Verfahren kann außerdem dazu
dienen, aus einer wässrigen Faserstoffsuspension, die z.
B. aus Altpapier gewonnen sein kann, unerwünschte Schmutzstoffe
herauszuholen. Bekanntlich enthält das Altpapier neben
den gewünschten Faserstoffen auch eine mehr oder weniger
große Menge von Störstoffen, welche nicht in das
Papier gelangen sollen. In der Regel sind mehrere Trennvorgänge
erforderlich, um die verschiedenartigen Störstoffe in verschiedenen
Abschnitten des Aufbereitungsprozesses zu entfernen. Für
das Verfahren geeignete Siebvorrichtungen weisen ein Gehäuse
mit einem Innenraum auf, in dem die Faserstoffsuspension, angetrieben
durch den Rotor, einen Umtriebswirbel ausbilden kann. Mit Vorteil
sind sie mit einem ebenen ringförmigen Sieb ausgestattet,
in dessen Nähe sich ein Rotor befindet. Sie werden auch
Sekundärstofflöser, Fiberizer oder Turboseparator
genannt. Andere geeignete Siebvorrichtungen haben ein konisches
Sieb. Wieder andere haben zwei Siebe, ein ebenes und ein zylindrisches,
wobei z. B. dem zylindrischen Sieb der Überlauf des ebenen
Siebes zugeführt wird (sog. Combisorter oder Kombisorter).
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Üblicherweise
werden die Rohstoffe zu Beginn der Stoffaufbereitung in einem Stofflöser
mit Wasser vermischt und so weit zerkleinert, dass sie als Suspension
aus dem Stofflöser abgepumpt werden können. Auch
wenn in vielen Fällen bereits im Stofflöser eine
Vorreinigung erfolgt, verbleibt noch eine beträchtliche
Menge von Störstoffen in der abgepumpten Suspension und
gelangt in die für die Aufbereitung verwendeten Vorrichtungen.
Die dieser Erfindung zu Grunde liegende Siebvorrichtung kann eingesetzt
werden, um z. B. die vom Stofflöser kommende verschmutzte
Suspension zu verarbeiten.
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Insbesondere
ist er auch für eine Faserstoffsuspension geeignet, die
aus einem Stofflöser stammt, ohne dass sie ein Sieb passiert
hat.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, mit welchem
es gelingt, die Auflösung des Faserstoffes zu verstärken
und/oder die Aussortierung von Störstoffen mit möglichst
geringen Faserverlusten durchzuführen. Das Verfahren soll
insbesondere geeignet sein, Stippen und Papierstücke in einer
Altpapiersuspension weiter aufzulösen.
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Diese
Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten
Merkmale gelöst.
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Die
Unteransprüche 14 bis 17 beschreiben vorteilhafte Siebvorrichtungen
zur Durchführung des Verfahrens.
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Bei
Verfahren dieser Art wird durch die Rotorbewegung eine Umtriebsströmung
mit einer Umfangskomponente erzeugt, die eine mit der Rotorachse
im Wesentlichen konzentrische Drehachse hat. Diese Umtriebsströmung
ist erfindungsgemäß nicht konzentrisch im Gehäuse
eingepasst sondern mit in radialer Richtung versetzten Rotationsachse.
Durch diese Exzentrizität ist der Umtriebswirbel nicht
mehr rotationssymmetrisch, was zu auflösewirksamen Scherkräften
im Wirbel führt. Auch das Separieren von Störstoffen
aus dem Faserverbund wird erleichtert. Die ineffektive und unnötig
energieverzehrende symmetrische Rotation der Faserstoffsuspension wird
vermieden und stattdessen die Sortier- und/oder Auflöseleistung
verbessert. Letztere kann durch eine oder auch mehrere Strömungsbarrieren
weiter verstärkt werden, wobei die Exzentrizität
des Umtriebswirbels besonders gute Voraussetzungen bietet.
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Da
die verwendeten Siebvorrichtungen zumeist mit Überdruck
betrieben werden, haben rotationssymmetrische, also zylindrische
oder konische Gehäuse bezüglich Festigkeit und
Herstellkosten beträchtliche Vorteile. Dann liegen die
im Anspruch 1 erwähnten Flächenschwerpunkte der
Querschittsflächen exakt in deren Mitte. Gerade bei zylindrischen oder
konischen Gehäusen sind die für das Verfahren erforderlichen
Maßnahmen sehr leicht durchzuführen. Bei davon
abweichenden Formen wie z. B. ovalen oder zum Teil sich überdeckenden
Kreisflächen können die Flächenschwerpunkte
durch bekannte mathematische Methoden ermittelt werden.
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Die
erfindungsgemäße Siebvorrichtung ist in der Lage,
mit Hilfe des Siebes Störstoffe im Gehäuse zurückzuhalten
und aus der Faserstoffsuspension zu entfernen. Gegenüber
dem Stand der Technik weist er auch den Vorteil auf, die Auflösung
von Stippen und Papierstücken, eventuell auch die Ablösung
von Beschichtungen und Druckfarben zu verbessern.
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Die
Erfindung und ihre Vorteile werden erläutert an Hand von
Zeichnungen. Dabei zeigen:
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1 + 2:
eine schematisch in zwei Ansichten zur Erläuterung des
Verfahrens dargestellte Siebvorrichtung;
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3:
eine erfindungsgemäße Siebvorrichtung mit konischem
Gehäuse;
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4:
eine Variante mit Rejekttauchrohr;
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5 + 6:
je ein schematisch dargestelltes Anlagenbeispiel;
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7:
eine erfindungsgemäße Siebvorrichtung mit zwei
Sieben.
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Die
in 1 sehr schematisch dargestellte Siebvorrichtung
weist ein geschlossenes im Wesentlichen zylindrisches Gehäuse 2 auf,
das an den Stirnflächen geschlossen ist. Über
einem tangential angeschlossenen Einlaufstutzen 10 wird
die Faserstoffsuspension S in dieses Gehäuse 2 zugeführt.
Ein ebenes Sieb 3 trennt den Innenraum des Gehäuses 2 von
einer daran angesetzten Gutstoffkammer 9, in die der Teil
der Faserstoffsuspension S gelangt, der das Sieb passiert hat. Er
wird dann als Durchlauf A durch einen Gutstoffauslauf 7 aus
der Gutstoffkammer 9 ausgeleitet. Das am Sieb 3 Abgewiesene,
also der Überlauf R wird durch eine Ablaufleitung 6 aus dem
Gehäuse 2 herausgeführt. Nahe dem Sieb 3 rotiert
ein Rotor 4, wodurch ein Umtriebswirbel 5 erzeugt
wird, der in 1 und 2 jeweils
durch einen hohlköpfigen Pfeil angedeutet ist. Er weist
eine Umfangskomponente auf (s. 2), deren
Rotationszentrum im Wesentlichen durch die Mittellinie der Rotors 4 verläuft,
wobei in der technischen Realität gewisse Abweichungen
davon möglich sind. Wichtig ist, dass die Rotationsachse 33 des
Rotors 4 gegenüber der Mittellinie 32 des
Gehäuses 2 einen Abstand V in radialer Richtung
hat, der mit Vorteil mindestens 10%, vorzugsweise mindestens 20%
des Innendurchmessers D2 des Gehäuses 2 beträgt.
Die Mittellinien von Gehäuse 2 und Rotor 4 verlaufen
vorzugsweise parallel, es ist aber auch eine Schrägstellung
mit einem spitzen Winkel, z. B. mit maximal 10 Grad möglich.
Zwar kann bei einer Schrägstellung die Rotationsachse 33 den
Flächenschwerpunkt eines einzigen Gehäusequerschittes
schneiden, das ist aber wegen der geometrischen Verhältnisse
an den übrigen Gehäusequerschnitten für
die erfindungsgemäße Wirkung ohne Bedeutung.
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Die
Mitte der Ablaufleitung 6 befindet sich hier auf der Rotationsachse 33 des
Rotors 4. Eine andere mögliche Anordnung wäre
in der Mittellinie 32 des Gehäuses 2 oder
eine Position zwischen diesen beiden Mittellinien.
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Eine
Maßnahme zur weiteren Verbesserung der Auflöseleistung
ist in 2 in Form einer Strömungsbarriere 11 erkennbar,
die den Umtriebswirbel abbremst und weitere Scherkräfte
in der Faserstoffsuspension erzeugt. Sie befindet sich an einer
Stelle der Innenseite des Gehäuses 2, die hier
um 180° gegenüber der Mitte des Rotors 4 versetzt
ist, also von dieser den größten Abstand hat.
In diesem Bereich ist die Umfangsgeschwindigkeit des Umtriebswirbels geringer
als an der gegenüber liegenden Seite des Gehäuses.
Dabei ist eine einzige größere Strömungsbarriere
an dieser Stelle mehreren verteilt angeordneten kleineren vorzuziehen.
Die Strömungsbarriere 11 kann ein mit der Innenwand
verbundenes, z. B. angeschweißtes Stahlprofil sein, welches
so abgeschrägt ist, dass sich keine Feststoffe ansetzen können.
Mit Vorteil ist die Strömungsbarriere 11 besonders
verschleißfest ausgerüstet, was auch für
die unmittelbare Umgebung am Gehäuse gilt. Günstig
ist eine Höhe H von mindestens 10%, besser mindestens 15%
des maximalen Durchmessers D2 des Gehäuses 2.
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Die 3 zeigt
eine Siebvorrichtung etwas detaillierter, jedoch ohne konstruktive
Details. Das Gehäuse 2' hat hier eine konische
Form, die sich zum Rotor 4 hin verjüngt. Das bringt
besonders bei Schwerteilen in der Faserstoffsuspension S Vorteile, da
diese dann leichter mit einem Schwerteilaustrag 12 (s.
a. 4) ausgeschieden werden können. Im Gehäuse 2' ist
ein Rotor 4 angeordnet, welcher durch einen Antrieb in
Rotation versetzt werden kann. Dieser Rotor 4 dient sowohl
zur Erzeugung der Umtriebsströmung als auch dazu, das konzentrisch
mit dem Rotor 4 angeordnete Sieb 3 von Verstopfungen frei
zu halten. Die Rotationsachse 33 des Rotors 4 sowie
die Mitte des Siebes 3 haben einen radialen Abstand V zur
Mittellinie 32 des Gehäuses 2'. Das Sieb 3 teilt
den Innenraum des Gehäuses 1 von der angrenzenden
Gutstoffkammer 9 ab, aus der der darin angesammelte Durchlauf
A durch den Gutstoffauslauf 7 ausgeleitet werden kann.
Im unteren Teil des Gehäuses 1 befindet sich eine
abwärts führende Austrittsöffnung 12 für
die Schwerteile. Auch diese Ausführungsform weist eine
Strömungsbarriere 11 auf, die an der Innenseite
des Gehäuses 2' an einer Stelle positioniert ist,
die um 180° gegenüber der Mitte des Rotors 4 versetzt
ist. Die Ablaufleitung 6 für den Überlauf
R kann, wie 4 zeigt, auch im Inneren des
Gehäuses 2' in Richtung Rotor 4 verlängert sein,
also dort ein Tauchrohr 17 aufweisen. Ein solches Tauchrohr 17 stabilisiert
den Umtriebswirbel 5 und kann die Trennschärfe
der Siebvorrichtung erhöhen.
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Siebvorrichtungen
zur Durchführung des Verfahrens können stehend
(7), liegend (1 bis 6)
oder schräg installiert werden. In der Regel wird man sie
mit Überdruck betreiben, so dass die Störstoffe
von selbst austreten. Dabei kann der Überdruck die Menge
der abgezogenen Störstoffe regeln. Es ist aber auch möglich,
den Störstoffaustritt mit einem nicht angezeigten Absperrorgan
zu versehen und z. B. taktweise zu öffnen und zu schließen.
Eine weitere Möglichkeit wäre eine Dosiervorrichtung, welche
verstopfungsfrei eine bestimmte Menge kontinuierlich aus dem Inneren
herausfördert
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Wie
schon erwähnt, besteht die Möglichkeit, die zugeführte
Faserstoffsuspension in derselben Apparatur sowohl zu reinigen,
als auch weiter aufzulösen. So ist es z. B. sinnvoll, bei
einer Siebvorrichtung der hier beschriebenen Art eine Weiterzerkleinerung
des in der Suspension enthaltenen Faserstoffes vorzunehmen, um z.
B. die verlustarme Sortierbarkeit des Stoffes zu verbessern. Dabei
ist abzuwägen zwischen den Schäden, die durch
Zerkleinerung der Störstoffe entstehen und dem Nutzen,
der aus der höheren Vereinzelung von Störstoffen
und Faserstoffbahnen erzielbar ist. In diese Überlegung
ist auch einzubeziehen, wie groß die Sieböffnungen
in dem Sieb 3 gewählt sind. In den Fällen,
in denen eine noch stärkere Zerkleinerung oder Zerfaserung
der sich in der Suspension befindenden Stoffe gewünscht
wird, ergibt sich eine einfach Möglichkeit, das zu realisieren.
Es werden dann nämlich an der Peripherie eines mit Flügeln 15 versehenen
Rotors 4 Prallstücke 16 angebracht, die
im Zusammenwirken mit den Flügelspitzen eine schonende
Zerkleinerung bewirken können.
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Die
Verwendungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen
Siebvorrichtung sollen an Hand zweier Anlagenbeispiele, wie sie
in den 5 und 6 dargestellt sind, erläutert
werden. Dabei wird von einem Stofflöser 18 ausgegangen,
in dem der Papierstoff, z. B. Altpapier, mit Wasser vermischt und in
eine Suspension überführt wird. Der Stofflöser 18 ist
in seinem Bodenbereich mit einem nicht gezeigten Sieb ausgestattet,
durch das ein Teil der Suspension in den Ringraum 21 gelangt
und als Pulpergutstoff 22 gemäß 5 in
einen separaten Absetzbehälter 20 weitergeführt
wird, der grobe Teile, insbesondere Schwerteile 24 abscheidet.
Die so von groben Teilen befreiten Faserstoffsuspension S wird in
eine erfindungsgemäß betriebene Siebvorrichtung 1 gepumpt, die
im Wesentlichen die schon beschriebene Aufgabe hat, den Stoff weiter
aufzulösen und einen Überlauf R (Störstoffstrom)
abzutrennen, wodurch ein gereinigter Durchlauf A (Gutstoffstrom)
gebildet wird. Derart betriebene Vorrichtungen werden auch Pulper-Ableervorrichtungen
genannt. Der Überlauf R der Siebvorrichtung 1 gelangt
in einen Nachsortierapparat, z. B. eine Sortiertrommel 23,
in der eine Trennung zwischen Störstoffen 26 und
Faserstoffsuspension 25 erfolgt. Diese Faserstoffsuspension 25 kann
in den Stofflöser 18 zurückgeführt
werden.
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Die 6 zeigt
bei einer ähnlichen Anlage die Ausleitung einer vor dem
Sieb des Stofflösers 18 abgezogenen, also nicht
durch das Sieb hindurchgegangenen verschmutzten Fasersuspension 27.
Sie gelangt dann durch einen Absetzbehälter 20 hindurch
in eine erfindungsgemäß betriebene Siebvorrichtung 1.
Der Pulpergutstoff 22 kann entweder in einer weiteren konventionellen
Sortierung oder in einer Sortierung gemäß der
Erfindung weiterbehandelt werden.
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Die
Anlagen-Schemata in den 5 und 6 zeigen
nur die wichtigsten Verfahrensschritte, wobei die dazu verwendeten
Apparate nur angedeutet und Förder- und Regeleinrichtungen
nicht dargestellt sind.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren lässt sich auch
mit einer Siebvorrichtung durchführen, die mit mehreren
Sieben versehen ist, wofür die
7 ein vorteilhaftes
Beispiel zeigt. Gattungsgemäß sind solche Sortiervorrichtungen
aus der
DE 37 01 400 bekannt.
Sie werden auch Combisorter, Kombisorter oder Endsortierer genannt.
Die Siebvorrichtung
1' in
7 weist
ein ebenes waagerecht angeordnetes Sieb
3 auf, das mit
einem konzentrischen Rotor
4 versehen ist, dessen Funktion
bereits beschrieben wurde. Der Teil des Gehäuses
2'',
in dem der Umtriebswirbel durch den Rotor
4 erzeugt wird,
ist im Wesentlichen zylindrisch und hat eine Mittellinie
32,
die parallel zur Rotationsachse
33 des Rotors
4 verläuft
und gegenüber dieser einen radialen Abstand V hat. Die am
Sieb
3 abgewiesenen Stoffe werden nicht direkt aus dem
Gehäuse
2'' ausgeleitet, sondern zunächst durch
eine Öffnung
28 zu einem Überlaufsieb
29 geführt,
welches hier ein zylindrischer Siebkorb ist. Mit Vorteil liegen
die Mitte des Siebes
4 und die des als Überlaufsieb
29 dienenden
Siebkorbes auf derselben Linie. Der Siebkorb wird durch einen Räumrotor
30 von
Verstopfungen freigehalten. Der am Überlaufsieb
29 gebildete Überlauf
R' wird auf dem Weg nach oben an der Siebfläche entlang
weitgehend von Fasern befreit und entwässert, sodass es
als ein zur Entsorgung geeigneter Spuckstoff aus der oben liegenden
Spuckstoffkammer
31 austritt. Wegen der Anforderung, dass
dieser Spuckstoff R' möglichst wenig Fasern enthält,
ist die voran gegangene mit Hilfe der Erfindung verbesserte Zerfaserung
(Stippenauflösung) von besonderem Vorteil. Auch diese Siebvorrichtung
1' weist
eine Strömungsbarriere
11 auf, die im Zusammenwirken
mit dem hier nicht gezeigten Umtriebswirbel
5 die Zerfaserung
verbessert, was die Faserverluste am Überlaufsieb
29 noch
weiter reduziert. Der Anteil, der das Überlaufsieb
29 passiert
hat, gelangt in eine weitere Gutstoffkammer
33, kann ausgeleitet
und seiner Reinheit entsprechend verwendet werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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