DE10296521B4

DE10296521B4 - Pumpvorrichtung

Info

Publication number: DE10296521B4
Application number: DE10296521T
Authority: DE
Inventors: Peter Danielsson
Original assignee: Metso Paper Oy
Current assignee: Metso Paper Oy
Priority date: 2001-03-21
Filing date: 2002-03-20
Publication date: 2013-05-29
Anticipated expiration: 2022-03-21
Also published as: FI20031337A; DE10296521T5; SE0100996L; US6881028B2; SE0100996D0; US20040091371A1; WO2002075047A1; FI118487B; SE518694C2

Abstract

Vorrichtung zum Pumpen einer Stoffsuspension und gleichzeitigem Ableiten von Gas aus der Suspension, wenigstens eine Stoffpumpe (1) mit Gehäuse (2) mit Einlass (3) und Auslass (4) jeweils für die Suspension und Auslass (5) für das Gas umfassend, wobei der Gasauslass (5) über ein Rohr (7) mit wenigstens einer äußeren Vakuumpumpe (8) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (7) mit einem im Wesentlichen vertikalen Teil ausgestaltet ist, dessen höchster Punkt sich auf einem Niveau oberhalb der Stoffpumpe (1) befindet und dass ein Mittel (10) zum Liefern von Spül- oder Flushwasser an das Rohr (7) oben im vertikalen Teil des Rohres (7) angeschlossen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Pumpvorrichtung zum Pumpen einer Pulpensuspension, im Folgenden Stoffsuspension genannt, und zum gleichzeitigen Ableiten von Gas aus der Suspension. Die Erfindung richtet sich genauer auf eine Stoffpumpe, die mit einer Vakuumpumpe zum Abziehen von Gas, beispielsweise von Luft, aus der Pulpe in der Pumpe verbunden ist.
Die Pulpe oder den Stoff begleitendes Gas sorgt für Probleme, wenn mit Stoffpumpen, insbesondere in Form von Zentrifugalpumpen, gepumpt wird. Das Gas in dem Stoff oder der Pulpe sammelt sich zu Blasen, die sich vor dem Impeller oder Flügelrad sammeln und hierdurch die Kapazität der Pumpe beeinträchtigen. Dieses Problem lässt sich beseitigen, indem das Gas aus dem Raum vor dem Impeller der Zentrifugalpumpe/Kreiselpumpe zu einem abgedichteten Raum hinter dem Impeller und weiter aus dem Gehäuse der Stoffpumpe, beispielsweise vermittels Vakuumpumpen vom Flüssigkeitsring-Typ, abgezogen wird. Diese Vakuumpumpen sind oft gesonderte Pumpen, deren Saugrohr mit dem Abdichtungsraum im Gehäuse der Stoffpumpe verbunden ist. Alternativ können sie als gesonderter Vakuumimpeller bzw. als gesondertes Vakuumlaufrad in Form eines Flüssigkeitsring-Impellers ausgelegt sein, der auf der Welle der Stoffpumpe sitzt, so dass ein gemeinsamer Betrieb für beide Impeller erhalten wird. Im letztgenannten Fall wird die Kapazität der Vakuumpumpe aus Gründen des Platzbedarfs jedoch vermindert.
Ein System mit äußerer Vakuumpumpe umfasst eine Stoffpumpe, die über ein Rohr mit einer Vakuumpumpe zum Abziehen von Gas gekoppelt ist. Solch eine Stoffpumpe ist offenbart beispielsweise in der deutschen Patentschrift DE 40 06 604 C2 . Das Rohr umfasst üblicherweise ein Absperrventil und ein Vakuumregelungsmittel. Normalerweise wird der Stoffpumpe Spülwasser zugeführt. Dieses spülende Wasser hat zum Ziel, ein Verstopfen des Rohres zur Vakuumpumpe zu verhindern und die Pulpe im Raum hinter dem Stoffimpeller zu verdünnen. Das Absperrventil wird durch ein Regelventil für die Stoffpumpe geregelt, so dass das Absperrventil bei einer vorbestimmten Einstellung des Regelventils der Stoffpumpe geöffnet wird. Das Vakuumregelmittel ist so eingestellt, dass unter normalen Prozessbedingungen stabile Bedingungen erreicht werden.
Solch ein System hat den Nachteil, dass ein definiertes Vakuum eingestellt werden muss, trotzdem können sich die Prozessbedingungen verändern. Dies bringt es mit sich, dass ein optimales Vakuum in jeder Situation nicht aufrecht erhalten werden kann. Als Folge kann das System in gewissen Fällen es erlauben, dass Stofffasern mit dem Gas durch das Rohr zur Vakuumpupe gehen, was bei beiden zu Faserverlusten und zu einer möglichen Beschädigung der Vakuumpumpe führt. Eine Vakuumpumpe ist konstruiert, um Gas zu pumpen; der Fasertransport bedeutet eine Schwachstelle, wodurch die Verlässlichkeit des gesamten Stoffpumpensystems reduziert wird. In anderen Fällen kann die Stoffpumpe mit einer zu großen Gasmenge im Pumpengehäuse arbeiten, wodurch die Wirksamkeit oder der Wirkungsgrad der Pumpe reduziert wird und darum viel Gas in der Pulpe oder dem Stoff verbleibt, was Störungen in nachfolgenden Prozessschritten zur Folge hat.
Die Bedeutung der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass die genannten Probleme dadurch eliminiert werden können, dass die Stoffpumpe mit einer äußeren Vakuumpumpe über ein Rohr, wie in den Ansprüchen definiert, verbunden wird. Die Pumpe ist somit mit einem im Wesentlichen vertikalen Teil ausgestattet, dessen höchster Punkt auf einem Niveau oberhalb der Stoffpumpe positioniert ist und oben im vertikalen Teil des Rohres ist eine Einrichtung zum Zuführen von Spülwasser angeschlossen.
Die Höhe des im Wesentlichen vertikalen Teils des Rohres sollte wenigstens gleich der Höhe (gemessen in Wassersäule) sein, die dem atmosphärischen Druck entspricht, normalerweise etwa 10 m plus der Höhe, die dem Druck am Einlass der Stoffpumpe entspricht. Das zugeführte Spülwasser bzw. „flushing water” strömt durch das Rohr zur Stoffpumpe hinab. Das Rohr soll teilweise mit Wasser gefüllt sein, so dass das Gas nach oben durchgehen kann, während die Fasern mit dem Wasser zurück zur Stoffpumpe strömen. Das Wasserniveau im Rohr hängt vom Druck der Stoffpumpe, der Auslegung der Stoffpumpe und der Einstellung der Vakuumpumpe ab. Das Wasserniveau wird sich automatisch abhängig von den Prozessbedingungen ändern.
Die Maßnahme nach der Erfindung sorgt dafür, dass Faserverluste vermieden oder im Wesentlichen reduziert werden können. Ein optimales Vakuum kann bei unterschiedlichen Prozessbedingungen ohne die Verwendung spezieller Regelmittel erhalten werden. Das Absperrventil für die Vakuumpumpe sowie das Vakuumregelventil können fortfallen. Der Bedarf an Spülwasser lässt sich bis zu etwa 80% aufgrund der Tatsache reduzieren, dass keine Fasern an die Antriebsflüssigkeit der Vakuumpumpe im Flüssigkeitsring überführt werden. Verbrauchte Antriebsflüssigkeit lässt sich daher als neue Antriebsflüssigkeit rezyklieren.
Wenn aus Installations- oder anderen Gründen es nicht möglich oder wünschenswert ist, eine ausreichende Rohrhöhe, siehe oben, zu erreichen, dann kann es notwendig sein, das Vakuumsystem zu regeln. Das maximale Vakuum muss dann begrenzt werden, so dass die Fasern nicht der Vakuumpumpe folgen. Dies lässt sich durch Vakuumregelung in geeigneter Weise erreichen, beispielsweise dadurch, dass ein Signal abgegeben wird, wenn das maximale Vakuum überschritten wird.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird eine Stoffpumpe vom Zentrifugaltyp (Kreiselpumpe) über ein Rohr mit einer auf einem höheren Niveau angeordneten Vakuumpumpe gekoppelt. Alternativ kann die Vakuumpumpe auf einem bezüglich der Stoffpumpe wünschenswerten Niveau angeordnet sein, wenn das Rohr von der Stoffpumpe sich zuerst nach oben auf das gewünschte Niveau und von dort zur Vakuumpumpe erstreckt.
Nach einer anderen Ausführungsform sind zwei oder mehr Stoffpumpen zusammen mit zwei oder mehr Vakuumpumpen gekoppelt bzw. gekuppelt. Sämtliche Stoffpumpen werden auf einem Niveau niedriger als dem der Vakuumpumpen angeordnet. Die Vakuumpumpen werden mit einem gemeinsamen Rohr größerer Abmessung verbunden. Dieses Rohr größerer Abmessung ist oberhalb der Stoffpumpe angeordnet und von ihr erstreckt sich ein kleineres im Wesentlichen vertikales Rohr nach unten zu jeder der Stoffpumpen zur Entlüftung, gemäß der Maßnahme nach der Erfindung. Ein Mittel zur Lieferung von Spülwasser oder Flushwasser ist mit jedem der kleineren Rohre verbunden. Nach dieser Ausführungsform kann ein Absperrventil zwischen jeder Vakuumpumpe und dem dickeren Rohr angeordnet sein, um das Ein- und Abschalten der Vakuumpumpen nach Bedarf zu ermöglichen, beide im Betrieb und in Verbindung mit Wartung oder Reparatur, ohne Betrieb und Funktion der Stoffpumpen zu stören. Hier gilt, dass die Vakuumpumpen auf einem gewünschten Niveau, bezogen auf die Stoffpumpen, angeordnet werden können, wenn die Rohre von den Stoffpumpen sich zuerst nach oben auf das gewünschte Niveau und von dort zu den Vakuumpumpen über das gemeinsame dickere Rohr erstrecken.
Zwei beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sollen nun genauer mit Bezug auf die beiliegenden 1 und 2 näher erläutert werden.
1 zeigt eine Stoffpumpe 1 in Form einer Kreispumpe, die auf einem ersten Niveau angeordnet ist. Die Stoffpumpe umfasst ein Gehäuse 2 mit Einlass 3 und jeweils einem Auslass 4 für die Stoffsuspension und einem Auslass 5 für das Gas. Die Pumpe wird von einem Motor 6 angetrieben. Das Gehäuse der Stoffpumpe ist über ein Rohr 7 mit einer Vakuumpumpe 8 in Form einer Flüssigkeitsringpumpe mit zugeordnetem Motor 9 verbunden. Die Vakuumpumpe ist auf einem zweiten Niveau positioniert, das höher als das erste Niveau ist. Die Vakuumpumpe 7 verfügt im Wesentlichen über einen vertikalen Teil, und ein Mittel 10 zum Liefern von Spülwasser an das Rohr ist oberhalb des vertikalen Teils der Pumpe verbunden.
2 zeigt eine Anlage mit mehreren Stoff- und Vakuumpumpen des in 1 gezeigten Typs. Die gleichen Bezugszeichen wie in 1 gelten. Die Stoffpumpen 1 sind auf einem ersten Niveau und die Vakuumpumpen 8 auf höheren Niveaus angeordnet. Die Vakuumpumpen 8 sind mit einem dickeren Rohr 11 verbunden, das oberhalb der Stoffpumpen 1 verläuft. Ein kleineres im Wesentlichen vertikales Rohr 7 erstreckt sich vom dickeren Rohr 11 nach unten zu jeder Stoffpumpe 1 zum Zwecke der Entlüftung. Ein Mittel 10 zum Zuführen von Flushwasser ist mit jedem Rohr 7 gekuppelt. Zwischen jeder Vakuumpumpe 8 und dem dickeren Rohr 11 ist ein Absperrventil 12 eingesetzt. Hierdurch kann eine Vakuumpumpe für Wartung, Reparatur, Austausch oder dergleichen getrennt werden, ohne dass eine Stoffpumpe abgeschaltet werden muss. Es ist auch möglich, die Anzahl von Vakuumpumpen zu reduzieren, da nicht jede Stoffpumpe eine eigene Vakuumpumpe benötigt.
Beim Starten der Anlage kann eine Vakuumpumpe 8 in geeigneter Weise in Betrieb genommen werden, während die anderen Vakuumpumpen leer laufen, d. h. die zugeordneten Absperrventile 12 geschlossen sind. Mit zunehmender Gasmenge steigt der Druck, d. h. die Leistung der Vakuumpumpe reicht nicht aus. Ist ein vorbestimmter Druck erreicht, so wird zusätzlich eine Vakuumpumpe eingekuppelt, indem das zugeordnete Absperrventil 12 geöffnet wird und so fort.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen und gezeigten Ausführungsformen beschränkt, Änderungen und Abänderungen im Rahmen der Ansprüche mit Bezug auf Beschreibung und Figuren sind ohne weiteres möglich.
In die Anmeldung wurde nur das für die Erfindung als wesentlich Erachtete aufgenommen.

Claims

Vorrichtung zum Pumpen einer Stoffsuspension und gleichzeitigem Ableiten von Gas aus der Suspension, wenigstens eine Stoffpumpe (1) mit Gehäuse (2) mit Einlass (3) und Auslass (4) jeweils für die Suspension und Auslass (5) für das Gas umfassend, wobei der Gasauslass (5) über ein Rohr (7) mit wenigstens einer äußeren Vakuumpumpe (8) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (7) mit einem im Wesentlichen vertikalen Teil ausgestaltet ist, dessen höchster Punkt sich auf einem Niveau oberhalb der Stoffpumpe (1) befindet und dass ein Mittel (10) zum Liefern von Spül- oder Flushwasser an das Rohr (7) oben im vertikalen Teil des Rohres (7) angeschlossen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Stoffpumpe (1) über das Rohr (7) für die Ableitung von Gas mit einer Vakuumpumpe (8) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Stoffpumpen (1) jede über ihr Rohr (7) mit einem gemeinsamen dickeren Rohr (11) verbunden sind, an das mehrere Vakuumpumpen (8) angeschlossen sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe des im Wesentlichen vertikalen Teils des Rohres (7) wenigstens gleich der Höhe (gemessen in Wassersäule) entsprechend dem atmosphärischen Druck plus der Höhe (gemessen in Wassersäule) entsprechend dem Druck im Einlass der Stoffpumpe ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Vakuumregelung zur Begrenzung des maximalen Vakuums im System verwendet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Absperrventil (12) zwischen jeder Vakuumpumpe (8) und dem dickeren Rohr (11) angeordnet ist, um ein Ein- und Abschalten der Vakuumpumpen zu erlauben.