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Vorrichtung zum Entlüften von Faserstoff-Suspensionen Die Erfindung
betrifft eine Vorrichtung zum Entlüften von Faserstoffsuspensionen durch Unterdruck,
bestehend aus einem in eine Vakuumkammer auslaufenden Steigrohr sowie einem Fallrohr,
daß die Vakuumkammer mit einer Sammelbütte verbindet.
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Es sind Einrichtungen dieser Art bekannt. So ist beispielsweise in
der deutschen Patentschrift 004 910 eine Vorrichtung zum Entlüften von Faserstoffaufschwemmungen
beschrieben, die im wesentlichen aus einer Vakuumkammer besteht, welche einerseits
mit einem Steigrohr und andererseits mit einem Fallrohr verbunden ist. Durch das
Steigrohr gelangt die zu entlüftende Suspension in die Vakuumkammer, wird dort der
Einwirkung von Vibrationsschwingungen ausgesetzt und gelangt dann über einen Überlauf
in das Fallrohr und von dort zur Weiterverarbeitung, beispielsweise in einer Papiermaschine.
Durch die Einwirkung der Vibrationsschwingungen wird die Trennung der Fasern von
den anhaftenden Luftbläschen erleichtert. Die auf diese Weise stark mit Luft angereicherte
oberste Schicht gelangt- über einen weiteren Überlauf in einen Sammelkanal und wird
von dort abgezogen und - nach Zerstörung des etwa vorhandenen Schaumes - der noch
unbehandelten Suspension wieder zugesetzt.
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Nachteilig bei dieser bekannten Vorrichtung ist, daß derjenige Teil
der Luft-Wasser-Suspension, der nicht entlüftet worden ist und der mittels der Vakuumpumpe
aus der Vakuumkammer abgezogen wird, der noch nicht behandelten Suspension wieder
zugeführt wird. Auf diese Weise wird ein gewisser Teil der Suspension stets im Kreislauf
geführt, was zur Anreicherung schaumbildender Bestandteile in der Suspension führen
kann. Außerdem ist nachteilig, daß die abgezogene lufthaltige Suspension von der
gleichen Pumpe gefördert werden muß, die auch das Vakuum erzeugt. Hierdurch wird
die Höhe des Vakuums 'und damit auch die Wirksamkeit der Entlüftung begrenzt.
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In der deutschen Patentschrift 402764 ist zwar eine Vorrichtung zur
Entschäumung von Papierstoff u. dgl. beschrieben, die ebenfalls aus einer- Vakuumkammer
mit Steigrohr und Fallrohr besteht und bei der die Vakuumpumpe über eine besondere
Leitung, durch die keine Suspension abgeführt wird, mit der Vakuumkammer verbunden
ist. Diese Vorrichtung hat jedoch den Nachteil, daß eine saubere Trennung zwischen
Papierstoff und Schaum nicht möglich ist, weshalb es zur Erzielung der gewünschten
Wirksamkeit in der Regel erforderlich ist, mehrere derartige Vorrichtungen hintereinanderzuschalten.
Auch hat die Vorrichtung den Nachteil, daß der gesamte Stoff durch die Vakuumkammer
geführt werden muß, so daß diese entsprechend große Abmessungen aufweisen muß.
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Bei diesem Stand der Technik stellt sich die Aufgabe, Einrichtungen
der bekannten und oben beschriebenen Art in der Weise zu verbessern, daß eine sichere
Entlüftung der Suspension auch bei großem Durchsatz mit kleineren Vakuumkammern
möglich ist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung gelöst,
die aus einem in eine Vakuumkammer auslaufenden Steigrohr sowie einem Fallrohr,
das die Vakuumkammer mit einer Sammelbütte verbindet, besteht und die dadurch gekennzeichnet
ist, daß das Steigrohr in eine schrägliegende Trennkammer einmündet, deren oberes
Ende sowohl mit der Vakuumkammer wie auch mit dem Fallrohr verbunden ist, sowie
dadurch, daß eine Leitung die Vakuumkammer mit der Sammelbütte verbindet.
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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird der Vorteil -erreicht,
daß nur ein kleiner Teil der in der Trennkammer mit Luft angereicherten Suspension
der eigentlichen Vakuumkammer zugeführt werden müß. Der bereits in der Trennkammer
weitgehend entlüftete Teilstrom fließt an der Vakuumkammer vorbei und wird sogleich
durch das Fallrohr seiner gewünschten Verwendung zugeführt. Der abgetrennte und
der Vakuumkammer zugeführte Teilstrom wird dort entlüftet nnd-gelangt hiernach durch
die obenerwähnte Leitung aus der Vakuumkammer in den-Sammelbehälter.
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Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Trennkammer über ein
Rohrknie in das Fallrohr übergeht und dieses Rohrknie an seinem oberen Bereich ein
Überlaufrohr aufweist, das" durch den Boden der Vakuumkammer in diese hineinreicht.
Die Trennkammer kann als Rohr ausgebildet werden, und sie sollte gegenüber der Horizontalen
eine Neigung von 10 bis 45° aufweisen. Günstige Verhältnisse werden erzielt, wenn
die rohrförmige Kammer über flexible
Manschetten mit dem Steigrohr
und dem Knie verbunden ist. In diesem Fall ist es möglich, die durch die Trennkammer
fließende Suspension der Einwirkung mechanischer Schwingungen auszusetzen, was dadurch
erreicht werden kann, daß ein an sich bekannter Schwingungserzeuger angeordnet wird,.
der etwa in der Mitte der Kammer angreift.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert.
Es stellt dar A b b. 1 eine schematische Seitenansicht der Vorrichtung, A b b. 2
eine schematische Seitenansicht der Vorrichtung zur gleichzeitigen Anwendung von
Unterdruck und Vibrationsschwingungen, A b b. 3 eine bevorzugte Querschnittsform
der Trennkammer, A b b. 4 eine bevorzugte Querschnittsform des Rohrknies, A b b.
5 bis 6 schematische Querschnitte durch die Vakuumkammer mit verschiedenen Einbauten.
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In A b b. 1 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung in ihrer einfachsten
Form wiedergegeben. Die zu entgasende Suspension strömt über eine Rohrleitung 1
in den Stoffeinlaufbehälter 2, wo sie bis zu einem Niveau 3 ansteigt.
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In den Stoffeinlaufbehälter 2 taucht ein Steigrohr 4 ein, das mit
einer Trennkammer 5 verbunden ist. Die Trennkammer geht über ein Knie 6 in ein Fallrohr
7 über, welches in einen Sammelbehälter 8 eintaucht, dessen Stoffniveau 9 niedriger
liegt als das Stoffniveau 3 im Einlaufbehälter 2.
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Vom Knie 6 führt ein überlaufrohr 10 in eine Vakuumkammer 11, die
durch das Rohr 12 mit einer in der Abbildung nicht dargestellten Saugpumpe verbunden
ist. Die Vakuumkammer 11 weist noch eine Leitung 13 auf, welche ebenso wie das Fallrohr
7 in den Sammelbehälter 8 eintaucht.
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Der Stoffeinlaufbehälter 2 ist über eine einen Absperrhahn 14 aufweisende
Rohrleitung 15 mit dem Sammelbehälter 8 verbunden.
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Zur Inbetriebnahme der in A b b. 1 dargestellten Vorrichtung wird
zunächst der Absperrhahn 14 geöffnet und sodann durch die Rohrleitung 1 die zu entgasende
Faserstoff-Suspension in die Vorrichtung eingefüllt. Bei geöffnetem Hahn 14 wird
die in der Abbildung nicht dargestellte Vakuumpumpe, zu der die Rohrleitung 12 führt,
eingeschaltet und dadurch Stoffsuspension durch das Steigrohr 4 und das Fallrohr
7 in die Vakuumkammer 11 gesaugt. Hat sich in der Vakuumkammer 11 ein Sumpf 16 ausgebildet,
so wird der Absperrhahn 14 geschlossen und durch Regulierung des Stofflusses dafür
gesorgt, daß das Niveau 3 im Stoffeinlaufbehälter 2 höher steigt als das Niveau
9 im Sammelbehälter B.
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Durch die Niveauregulierung wird erreicht, daß die Faserstoff-Suspension
durch das Steigrohr 4 in die Trennkammer 5 aufsteigt, wo sich der Unterdruck bereits
so stark bemerkbar macht, daß die Luft in Form von Blasen nach oben steigt. Die
mit Luft angereicherte Suspension steigt dann weiter in das Knie 6, wo sie durch
das überlaufrohr 10 .in die Vakuumkammer 11 eingesaugt wird. Der von der Luft befreite
Hauptstrom fällt durch das Fallrohr 7 in den Sammelbehälter 8, von wo er durch die
Rohrleitung 17 entnommen wird.
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Sobald der mit Luft angereicherte und durch das Überlaufrohr 10 in
die Vakuumkammer Il eingeleitete Teilstrom aus dem überlaufrohr austritt und sich
in die Vakuumkammer ergießt, wird der Suspension infolge der nun vergrößerten Oberfläche
und der Bewegung in der Kammer 11 die Luft entzogen und durch das Rohr 12 von der
nicht dargestellten Vakuumpumpe abgesaugt. Die hierdurch bewirkte Entgasung dieses
Suspensionsteiles ist sehr vollständig, so daß die in den unteren Schichten des
Sumpfes 16 vorhandene Suspension praktisch luftfrei ist. Sie fließt durch die Leitung
13 in den Sammelbehälter 8 und vermischt sich dort mit dem durch das Fallrohr 7
in diesen Behälter einströmenden Hauptstrom.
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In A b b. 2 ist eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung dargestellt, bei der die Trennkammer 5 an ihren Enden über flexible
Manschetten 20, 21 mit dem Steigrohr 4 und dem Knie 6 des Fallrohres 7 verbunden
ist. Etwa in der Mitte 22 ist die rohrförmige Trennkammer 5 starr mit einer Vibrationsvorrichtung
23 verbunden, die das gesamte Trennrohr 5 in Schwingungen versetzen kann. Je nach
Wahl der Vibrationsvorrichtung 23 verlaufen die Schwingungen achsparallel zur Trennkammer
5 oder senkrecht dazu. Die Schwingungen sollten eine Frequenz zwischen 50 und 100
000 Hz, vorzugsweise zwischen 50 und 20 000 Hz aufweisen.
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Die Vibrationsvorrichtung 23 ist vorzugsweise an der in A b b. 2 gezeigten
Stelle angebracht. Es ist allerdings auch möglich, nicht die Trennkammer 5 in Vibration
zu versetzen, sondern das Steigrohr 4 oder nur einen Teil davon. In diesem Fall
ist es vorteilhaft, einen Teil des Steigrohres 4 aus der fest montierten Rohrleitung
herauszunehmen und über flexible Manschetten mit den restlichen, fest montierten
Teilen zu verbinden.
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Die Vibration der Trennkammer 5 oder auch dieses Teiles der Rohrleitung
4 unterstützt die Ablösung der Luftblasen von den Fasern, wodurch die Flotation
der letzteren verhindert, die Abtrennung des mit Luft angereicherten Teilstromes
und damit die Entlüftung verbessert wird.
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Im einfachsten Fall besteht die Trennkammer 5 aus einem Rohr mit rundem
Querschnitt. Es ist indessen auch möglich, dem Rohr einen eiförmigen Querschnitt
30 zu verleihen, wie er in A. b b. 3 dargestellt ist. Das Knie 6 mit dem überlaufrohr
10 erhält sodann eine Querschnittsform, wie sie in A b b. 4 bei 31 dargestellt ist.
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In der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die zu entgasende Faserstoff-Suspension
auf dem Weg von 2 nach 11 einem stets steigenden Unterdruck ausgesetzt.
Wird die Anordnung so getroffen wie sie in den A b b. 1 und 2 dargestellt ist, so
steigt der auf die Suspension einwirkende Unterdruck im Steigrohr 4 am stärksten
an und wird dann in der Trenukammer 5 nur noch langsam gesteigert. Dies wird dadurch
erreicht, daß die Längsachse 24 der Trennkammer 5 gegenüber der Horizontalen in
Strömungsrichtung gesehen um 10 bis 45° ansteigt.
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Die Höhe der gesamten erfindungsgemäßen Einrichtung kann bis zu 10
m betragen, je nach dem herrschenden Luftdruck. Die Höhe der Steigleitung 4 wird
in der Regel in der Größenordnung von 8 m liegen, so daß die von der Trennkammer
5 zurückgelegte Steigung noch 1 bis 2 m ausmachen kann.
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Durch den nur schwach geneigten Verlauf der Trennkammer 5 wird eine
relativ große Verweilzeit der strömenden Faserstoff-Suspension im Gebiet .des niedrigsten
Druckes erreicht. In diesem Gebiet tritt
dann auch die Trennung
der beiden Schichten ein, die um so vollkommener wird, je länger die Trennkammer
ausgeführt ist.
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Der vom überlaufrohr 10 in die Vakuumkammer 11 geführte luftreiche
Teilstrom wird in dieser Vakuumkammer entgast, wobei der Aufbau der Vakuumkammer
selbst von Bedeutung ist. Zur Vervollkommnung der Entgasung in der Vakuumkammer
11, kann diese mit verschiedenartigen Einbauten versehen sein, etwa so wie sie in
den A b b. 5 und 6 dargestellt sind. Aus A b b. 5 ist zunächst zu erkennen, daß
gemäß der dort dargestellten Ausführungsform das überlaufrohr 10 bis weit über den
Spiegel 32 des sich in der Vakuumkammer 11 bildenden Sumpfes 16 reicht und über
der Austrittöffnung 33 des überlaufrohres 10 eine vorzugsweise rotierende, in ihrer
Höhe verstellbare Prallplatte 34 angeordnet ist. Die Prallplatte wird von einer
drehbar gelagerten Welle 35 getragen, die außerhalb der Vakuumkammer 11 mit einem
Motor 36 verbunden ist. Oberhalb der Prallplatte 34 befindet sich ein Schirm 37,
der die Saugleitung 12 vor dem Eintritt der zu entgasenden Faserstoff-Suspension
schützt.
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Die bei 33 austretende Faserstoff-Suspension ergießt sich gegen die
rotierende Platte 34 und wird von dieser radial beschleunigt. Durch die hierbei
auftretenden Prallwirkungen wird die Abscheidung der Luftblasen aus der Suspension
erleichtert und die Entgasung besonders vollkommen durchgeführt. Zur Erhöhung dieser
Wirkung ist es möglich, die Prallplatte 34 an ihrer der Öffnung 33 zugewandten Seite
mit Aufsätzen, etwa Leitschaufeln od. dgl. zu bestücken.
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Um zu verhindern, daß beim Absinken des Spiegels 32 Schaum, also noch
nicht entlüftete Suspension in das Abflußrohr 13 gelangt, kann über dessen Öffnung
41 eine Glocke 42 angeordnet werden, die die Suspension aus dem Sumpf 16 zwingt,
sich entlang der in A b b. 6 eingezeichneten Linie 43 zu bewegen. Eine derartige
Glocke kann etwa an einem Gestänge 44, welches zur Decke 45 der Vakuumkammer 11
führt, aufgehängt sein.
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Selbstverständlich ist es auch möglich, die in den A b b. 5 und 6
dargestellten Maßnahmen gemeinsam anzuwenden. Wie groß der im einzelnen Fall zu
betreibende Aufwand sein wird, richtet sich nach dem gewünschten Grad der Entlüftung
und auch nach dem Luftgehalt selbst.