DE1037423B - Verfahren und Vorrichtung zum Trennen fester Stoffe, insbesondere Fasern, aus diese enthaltenden Suspensionen mittels rotierender Trommelfilter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zum Trennen fester Stoffe von. Flüssigkeiten, besonders von Fasern, aus faserhaltigen Suspensionen, z. B. der Zellstoff- und Papierindustrie, zum Zwecke der Konzentrierung oder Gewinnung der Fasern oder auch zur Reinigung des Fabrikationswassers.

Die gebräuchlichsten Maschinen zur Filtration von faserhaltigen Flüssigkeiten sind, rotierende Trommelfilter, Vakuumfilter oder endlose Sieibbänder. Diese Maschinen sind aus technischen Gründen meist mit relativ weitmaschigen Sieben versehen. Die eigentliche Filtration findet daher erst dann statt, wenn die in der Suspension vorhandenen größeren Feststoffteilchen auf dem Sieb einen für die nachfolgenden Feststoffe undurchlässigen. Filz gebildet haben; d. h., das Sieb dient hier in der Regel nur als Stützgewebe, während die auf dem Sieb angeschwemmten Feststoffteile die eigentliche Filterschicht bilden. Die auf dem Sieb zurückgehaltenen Feststoffe werden dann als endloses Band oder durch besondere Einrichtungen, wie Schaber, Abnehmerwalzen usw., vom Sieb entfernt.

Mit steigender Feststoffmenge auf dem Sieb sinkt jedoch die Durchlässigkeit der Filterschicht für die Flüssigkeit ganz beträchtlich. Beim Eintauchen des sauberen Siebes in die Suspension ist die Filtrationsgeschwindigkeit sehr groß, wobei anfänglich diejenigen Feststoffteilchen, die kleiner sind, ails die lichte Maschenweite, durch das Sieb hindurch.treten. Sobald sich aber auf dem Sieb eine auch für die kleineren Teilchen undurchlässige Schicht gebildet hat, sinkt auch die Filterleistung außerordentlich ab.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Einrichtungen besteht darin, daß besonders bei Verarbeitung von faserhaltigen Flüssigkeiten der Zellstoff- und Papier-Industrie die Siebe sehr rasch verschmutzen., was ebenfalls zu beträchtlichen Leistungsverminderungen der Filter führt. Die Siebe müssen deshalb häufig gereinigt werden, oder es müssen besondere Reinigungsvorrichtungen angebracht werden, um das dauernde Sauberhalten des Siebes zu sichern.

Die durch die Bildung der Feststoffschicht und. die rasche Verschmutzung bedingte starke Beeinträchtigung der Filterleistungen wirkt sich besonders nachteilig aus, wenn große Flüssigkeitsmengen mit kleinem Feststoffgehalt zu verarbeiten, sind.. Es werden dann außerordentlich große Filterflächen: notwendig.

Ferner sind rotierende Trommelfilter bekannt, denen die zu trennende Suspension von innen auf beiden Seiten längs zweier Stellen zugeführt wird, welche sich über die innere Trommelwand erstrecken und in der durch die Trommelachse gelegten, waagerechten Ebene diametral gegenüberliegen, wobei die Verfahren und Vorrichtung zum Trennen fester Stoffe, insbesondere Fasern,

aus diese enthaltenden Suspensionen

mittels rotierender Trommelfilter

Anmelder:

Cellulosefabrik Attisholz A.-G.

vorm. Dr. B. Sieber,
Attisholz, Solothurn (Schweiz)

Vertreter: Dr.-Ing. E. Hoffmann, Patentanwalt,
München 22, Widenmayerstr. 34

Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 4. Mai 1951

Dipl.-Chem. Max Dubach,

Riedholz, Solothurn (Schweiz),

ist als Erfinder genannt worden

Durchlaßöffnungen der Trommel so auf die Teilchengröße der festen Stoffe abgestimmt sind, daß Teilchen der gewünschten Größe auf der Innenwand der Trommel zurückgehalten werden, sich auf dieser abwälzen und am unteren Teil aus der Trommel austreten. Hierbei wird aber nur ein beschränkter Teil der Trommelfläche ausgenutzt, und die Reinigung der Sieböffnungen erfolgt im wesentlichen nur durch den sich unten in der Trommel ansammelnden Stoff.

Die Erfindung bezweckt, das Verfahren zum Abtrennen fester Stoffe aus Suspensionen mittels derartiger rotierender Trommelfilter zu verbessern. Dies wird im wesentlichen dadurch erreicht, daß nach der Erfindung die Suspension, in spitzem Einfallwinkel gegen die obere Hälfte der inneren Trommelwand symmetrisch oder unsymmetrisch zur senkrechten Mittel ebene der Trommel zugeführt wird, so daß der größte Teil der festen Stoffe nach der tiefsten Stelle der Trommel gespült wird und die von der aufsteigenden Trommelinnenwand noch zurückgehaltenen festen Stoffe von dieser Wand entfernt sind, bevor letztere ihre Scheitelstellung wieder erreicht. Dies bietet den Vorteil, daß die nutzbare Siebfläche der Trommel wesentlich vergrößert ist. Ferner wird durch den spitzen Winkel, unter welchem die Sus-

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pension im oberen Teil der Trommel auf deren Innenwand auftrifft, eine wirksamere Spülung und Reinigung des Filters erreicht.

Die Filtration kann auf der einen Seite der inneren Trommehvand über deren ganze Länge und auf der anderen Seite nur über einen Teil ihrer Länge durchgeführt werden. Im Bedarfsfall kann die Spül- und Reinigungswirkung dadurch erhöht werden, daß an mindestens einer Stelle, welche hinter dem Auftreffen der Suspension auf die innere Trommelwand liegt, von festen Stoffen freies Wasser auf die äußere Trommelwand gespritzt wird. Es kann aber hinter der vorerwähnten Stelle auch von innen her, also auf die innere Trommelwandung, von, festen Stoffen freies Wasser aufgespritzt werden. Schließlich kann das Ablösen der auf der inneren Trommehvand zurückgehaltenen festen Stoffe in an sich bekannter Weise dadurch begünstigt werden, daß die Trommeln in vibrierende oder schüttelnde Bewegung versetzt werden.

Da die in der Zellstoff- und Papierindustrie vorkommenden Aufschwemmungen häufig Gemische von verschiedenartigen Fasern und Begleitstoffen enthalten, die sich in ihrer Teilchengröße unterscheiden, ist es oft wichtig, größere oder kleinere Teilchen aus derartigen Fasersuspensionen auszusortieren bzw. die Suspensionen in Fraktionen mit größeren und kleineren mittleren Faserlängen zu trennen. Bisher hat man beispielsweise die langfaserigen Anteile mit besonderen Einrichtungen oder durch Seihen der Suspension durch Siebe herausgeholt. Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann man eine solche Sortierung bei Verwendung mehrerer konzentrisch auf einer Achse angeordneter rotierender Filtertrommeln in der Weise bewirken, daß in dem oberen Teil der innersten Trommel die Zuführungen für die zu filtrierende Suspension angebracht sind, während weitere Zuführungen für das von festen Stoffen freie Wasser so angeordnet sind, daß damit auf jede Trommel mindestens von außen Wasser aufgespritzt werden kann. Die Zuführungen für die zu filtrierende Suspension sind vorzugsweise so ausgebildet und angeordnet, daß der Einfallwinkel zur Trommelinnenwand einstellbar ist.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der beiden Ausführungsbeispiele, welche in der Zeichnung rein schematisch dargestellt sind.

Fig. 1 zeigt in einem zur Drehachse des Trommelfilters senkrechten Schnitt schematisch das Arbeiten mit einer einzigen Trommel;

Fig. 2 zeigt in der gleichen Darstellungsweise das Arbeiten mit drei konzentrischen Trommeln.

Man kann dabei zylindrische oder konische Trommeln anwenden, deren Mantel als Sieb ausgebildet ist. Die zu filtrierende Suspension wird an einer oder mehreren Stellen in spitzem Einfallwinkel gegen die obere Hälfte der inneren Trommelwand geführt, wie dies in Fig. 1 und 2 durch die Pfeile α und b angedeutet ist. Dieser Winkel ist bestimmt durch die Richtung der auftreffenden Suspension und die Tangente an die Trommel im Auf treffpunkt. Er soll unter 90° betragen. Man kann die Suspension mittels einer oder mehrerer Vorrichtungen entweder symmetrisch, wie in der Zeichnung dargestellt, oder unsymmetrisch zur senkrechten Mittelebene der Trommel auf deren Innenfläche führen, wobei eine oder mehrere der Einlaufvorrichtungen reines Wasser führen können. Außerdem kann an einer oder mehreren beliebigen Stellen der Trommel von außen her von Feststoffen freies Wasser auf die Siebtrommel aufgespritzt werden, wie durch den Pfeil c angedeutet.

Die Filtration der Suspension, kann sowohl auf der ganzen Siebbreite der Trommel als auch nur auf einem Teil derselben erfolgen. Geschwindigkeit und Menge der auf die Siebfläche geführten Suspension und die Umdrehungsgeschwindigkeit der Trommel werden so gewählt, daß die Flüssigkeit nach Abtrennung der Feststoffe vollständig durch das Sieb

ίο hindurchtreten kann. Im einzelnen spielt sich der Vorgang in folgender Weise ab.

Bei Drehung der Siebtrommel im Sinne des Pfeiles α trifft die durch diesen Pfeil angedeutete Suspension unter einem spitzen Winkel in der Drehrichtung auf die innere Siebfläche der Trommel. Dort findet die hauptsächliche Filterwirkung statt, wobei die suspendierten Teilchen auf der Innenwand der Trommel verbleiben, während die Flüssigkeit durch die feinen öffnungen der Trommelwand nach außen hindurchtritt. Der auf der Innenseite haftende Belag von Fasern gelangt durch die weitere Drehung an die tiefste Stelle der Trommel und wird dort zum größten Teil durch ein wurmförmiges Fasergebilde aufgenommen, welches sich aus den abfiltrierten Fasern

as bildet und ungefähr an der tiefsten Stelle der Trommel rotiert. Soweit die Fasern nicht durch diesen Faserwurm am Boden der Trommel abgenommen werden,, steigen sie mit der Trommelwandung auf der anderen Seite empor und begegnen dort dem anderen Auftrag der Suspension, welcher durch den Pfeil b angedeutet ist. Diese Flüssigkeit ist nahezu entgegengesetzt zur Bewegung der Trommel auf deren Innenwand gerichtet und entfernt die Reste der Fasern, so daß eine gereinigte innere Siebfläche über den oberen Scheitelpunkt der Trommel zu derjenigen Stelle weiterwandert, an welcher der durch den Pfeil α angedeutete, von der Suspension gebildete Schleier unter einem spitzen Winkel und in der Drehrichtung auf die Innenwand der Trommel auftrifft. Es kann zweckmäßig sein, die bei b auftreffende Menge der Suspension, geringer zu bemessen als die bei α auftreffende Menge.

Die Maschenweite des Siebes richtet sich nach den Eigenschaften des suspendierten Feststoffes und nach den gewünschten Wirkungen. Die Bildung einer die Filterleistung herabsetzenden ständigen Feststoffschicht auf dem Sieb wird bei dem Verfahren nach der Erfindung mit Sicherheit verhütet, so daß ausschließlich die Maschenweite des Siebes in ständig gleichbleibender Weise für die Abscheidung bzw. Sortierung der Feststoffe maßgeblich ist. Ein Verschmutzen oder Verstopfen des Siebes ist praktisch ausgeschlossen. Daher ist eine sehr hohe Filterleistung gewährleistet, zumal ein großer Teil des Umfanges des Trommelfilters ausgenutzt wird.

Nach, Fig. 2 besteht die Vorrichtung aus einer inneren zylindrischen oder konischen Trommel, deren Mantel z. B. aus Siebtuch, Schlitzgewebe, gelochtem oder geschlitztem Blech besteht. Zwei weitere derartige Siebmäntel sind konzentrisch in Abständen derart angeordnet, daß der Durchlaß aus der inneren Trommel immer auf die Innenseite der nächstfolgenden auftrifft. Die Maschen-, Schlitz- oder Lochgröße der Siebmäntel wird in der Regel so gewählt, daß das der Trommelachse näher liegende Sieb größere Feststoffteilchen zurückhält als das folgende. Die Zufuhr der Suspension auf die Innenseite der innenliegenden Trommel kann in gleicher Weise wie in Fig. 1 entsprechend den Pfeilen α und b erfolgen. Außerdem kann an einer oder mehreren Stellen des

Umfanges eines oder mehrerer Siebmäntel sowohl auf der Innenseite als auch auf der Außenseite von Feststoffen freies Wasser entsprechend den Pfeilen, c, d, e, f, g aufgespritzt werden. Die von einem oder mehreren der Siebe zurückgehaltenen Feststoffteilchen sammeln sich ebenfalls im unteren Teil der einzelnen Siebtrommeln in mehr oder weniger eingedicktem Zustand. Sie werden sofort und auf schonende Art aus der eigentlichen Sortierzone entfernt.

Die nach der Erfindung ausgebildete Vorrichtung kann mit Vorteil in der Zellstoff- und Papierindustrie als Ast- oder Knotenfänger und zum Aussortieren von Splittern, Rindenteilchen und Faserbündeln verwendet werden. Ferner dient die Vorrichtung zum Trennen von Fasergemischen in Fraktionen mit verschiedenen mittleren Faserlängen, besonders auch zum Entfernen der harzreichen Markstrahlzellen aus Holzzellstoffaufschwemmungen, Durch Anwendung mehrerer Siebmäntel können, mehrere Arbeitsprozesse in einem Arbeitsgang durchgeführt werden. Dabei kann z. B. die Maschenweite des äußersten Siebmantels so gewählt werden, daß dieser als Filter wirkt.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Trennen fester Stoffe, insbesondere Fasern, aus diese enthaltenden. Suspensionen mittels rotierender Trommelfilter, denen die zu trennende Suspension von innen längs zweier Stellen zugeführt wird, die sich über die innere Trommelwand erstrecken und seitlich, der senkrechten Mittelebene der Trommel liegen, und deren Durchlaßöffnungen auf die Teilchengröße der festen Stoffe so abgestimmt sind, daß Teilchen der gewünschten Größe zurückgehalten werden, die sich auf der Trommelwand abwälzen und am unteren Teil der Trommel aus dieser austreten,, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension in spitzem Einfallwinkel gegen die obere Hälfte der inneren Trommelwand symmetrisch oder unsymmetrisch zur senkrechten Mittelebene: derselben geführt wird, so daß der größte Teil der festen Stoffe nach der tiefsten Stelle der Trommel gespült wird und die von der aufsteigenden Trommelinnienwand noch zurückgehaltenen festen Stoffe von dieser Wand entfernt sind,, bevor letztere ihre Scheitelstellung wieder erreicht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtration auf der einen Seite der inneren Trommelwand, über deren ganze Länge und auf der anderen, Seite nur über einen Teil ihrer Länge durchgeführt wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an, mindestens einer Stelle, die hinter dem Auftreffen, der Suspension auf die innere Trommelwand liegt, von. festen Stoffen freies Wasser auf die äußere Trommelwand, gespritzt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an einer Stelle, welche hinter dem Auftreffen der Suspension auf die innere Trommelwand liegt, von festen Stoffen freies Wasser auf die innere Trommelwandung gespritzt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommeln in vibrierende oder schüttelnde Bewegung versetzt werden.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit mindestens einer um eine etwa horizontale Achse rotierenden,, vorzugsweise konischen Siebtrommel, in deren Innenraum Zuführungen für die zu filtrierende Suspension angeordnet sind, welche die Suspension der Innenfläche der Trommel längs zweier Stellen zuführen, dadurch gekennzeichnet, daß diese Zuführungen (a, b) in der oberen Trommelhälfte liegen und in spitzem Winkel gegen die Innenwand der Trommel gerichtet sind und daß weitere Zuführungen (c, d, e, f, g) für von festen Stoffen freies Wasser vorgesehen sind, welche dieses auf die Innen- und Außenseite der Trommel aufzuspritzen gestatten.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungen {a, b) für die zu filtrierende Suspension so ausgebildet und angeordnet sind, daß die Einfallwinkel zur Trommelinnenwand einstellbar sind.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung mehrerer konzentrisch auf einer Achse angeordneter Filtertrommeln in der innersten. Trommel die Zuführungen (a, b) für die zu filtrierende Suspension angebracht sind, während die weiteren Zuführungen {c, d, e, f, g) für das von festen Stoffen, freie Wasser so angeordnet sind, daß damit auf jede Trommel mindestens von außen Wasser aufgespritzt werden kann.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einer Vibrations- oder Schütteleinrichtung für die Trommeln ausgestattet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 285 787, 503 269, 234.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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