DE19538347C2 - Verfahren zum Entwässern, Verdichten und Fördern von Papierfaserstoff sowie Vorrichtung zu seiner Durchführung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entwässern, Verdichten und Fördern von Papierfaserstoff gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Verfahren der oben genannten Art werden angewendet in Anlagen zur Aufbereitung von Faserstoff, insbesondere von Altpapier. Im Zuge solcher Anlagen ist es oft erforderlich, den Faserstoff in eingedickter Form in einem bei Überdruck arbeitenden Hochtemperaturverfahren zu behandeln. Da in der Regel der aufzubereitende Faserstoff in wäßrig suspendierter Form vorliegt, muß er zunächst einmal stark entwässert werden, z. B. von 4% Stoffdichte auf 25%. Dieser schon recht feste Hochkonsistenzstoff ist dann in den Hochdruckapparat, der zumeist auch beheizt ist, hineinzufördern. Dabei muß der unter Überdruck stehende Apparat allseitig gegen die Umgebung abgedichtet werden. Besondere Schwierigkeiten ergeben sich bei Apparaten, deren Überdruck ca. 1 bar überschreitet, an den Flächen, über die der Hochkonsistenzstoff in die Apparatur eintritt. Für diesen Schritt werden normalerweise zusätzlich sogenannte Stopfschnecken eingesetzt, die den hineinfallenden Stoff kompaktieren und fördern können.

Das bekannte Verfahren bedingt also, verfahrenstechnisch ausgedrückt, das Öffnen des Systems nach dem Eindicken und ist zudem apparativ aufwendig.

Zwar zeigt die DE-OS 24 17 310 einen Entwässerungs- und Homogenisierapparat, mit dem das Entwässern, Verdichten und Fördern von Papierfaserstoff möglich ist. Dieser hat aber nur die Möglichkeit, gegen vergleichsweise niederen Gegendruck zu fördern und abzudichten.

Aus der CH-PS 400 753 ist eine Entwässerungspresse bekannt, in deren Auslauf ein Gegendruck erzeugt wird, um die Entwässerung durch Flüssigkeitsrückströmung zu verbessern. Das führt zwar auch zu einer Stopfwirkung, aber diese reicht nicht aus, um gegen höheren Druck abzudichten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu seiner Durchführung zu schaffen, mit dem auch bei den genannten hohen Drücken die genannten Stoffe einfacher vom Suspensionszustand in hochkonsistente Form gebracht und in einen Hochdruckapparat befördert werden können.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmale in vollem Umfang gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Ausführung des Verfahrens werden die besonderen Möglichkeiten genutzt, die sich daraus ergeben, daß die Entwässerung der Faserstoffsuspension zu einem Hochkonsistenz-Stoff in einer Schneckenentwässerungspresse erfolgt. Bekanntlich wird in einer solchen Presse der darin enthaltene Papierfaserstoff in einer Hauptförderrichtung parallel zur Schneckenachse transportiert. Auf diesem Wege wird ein großer Teil des enthaltenen Wassers durch den gelochten Mantel hindurch abgegeben und dann abgeführt. Während gemäß den bekannten Verfahren dieser dadurch kompaktierte Stoff bisher aus der Presse ausgestoßen und danach wieder neu kompaktiert werden mußte, wird in dem neuen Verfahren der Hochkonsistenz-Stoff unter Beibehaltung der Hauptförderrichtung der Schnecke zu einem Pfropfen weiter verdichtet. Dieser Pfropfen, der einen Feststoffgehalt von 20 bis über 30% haben kann, dringt nun in einen unter beträchtlichem Überdruck stehenden Raum vor und dichtet diesen gegenüber der Schneckenentwässerungspresse ab. Da dieser Pfropfen relativ gasdicht ist, kann das Druckmedium nicht entweichen. Der Querschnitt des Pfropfens enthält zudem keine innenliegenden Hohlräume, die etwa von einer hindurchgeführten Schneckenwelle herrühren würden und zu nachteiligen Undichtigkeiten zwischen Pfropfen und Schneckenwelle sowie unnötiger Reibungsarbeit führen könnten. Wenn das Druckmedium z. B. heißer Wasserdampf ist, schlägt sich dieser auf der Oberfläche des Pfropfens nieder und kondensiert. Bei Betriebsunterbrechungen soll oft der Pfropfen in der Stopf- und Dichtkammer bis zum Wiederanfahren verbleiben. Um ein Austrocknen und Anbacken des Pfropfens zu verhindern, kann die Stopf- und Dichtkammer auch direkt über einen hier nicht gezeigten Anschluß mit Dampf oder Wasser versorgt werden.

Der Transport des Pfropfens in dem unter Überdruck stehenden Raum erfolgt in der Regel kontinuierlich durch das nachschiebende Fördern der Schnecke. In den Fällen, in denen in dem unter Überdruck stehenden Raum sich eine Heizschnecke befindet, kann die Bewegung der Wendel dieser Heizschnecke zum Abschlagen von Teilen des eindringenden Stoffes benutzt werden. Dadurch wird die Oberfläche des Hochkonsistenz-Stoffes erhöht, was der Wärmeübertragung dient und die Weiterbehandlung des Stoffes erleichtert.

In den Vorrichtungsansprüchen sind solche Vorrichtungen beschrieben, mit denen sich das erfindungsgemäße Verfahren besonders vorteilhaft ausführen läßt.

Die Erfindung wird beschrieben und erläutert anhand von Zeichnungen. Dabei zeigen:

Fig. 1 schematische Darstellung des Verfahrens;

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Entwässerungsvorrichtung, Seitenansicht im Schnitt;

Fig. 3 und 4 jeweils modifizierte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Entwässerungsvorrichtung;

Fig. 5 Detail: Geänderte Stopf- und Dichtkammer.

Die Fig. 1 zeigt schematisch, in welcher Weise das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen ist. Die Faserstoffsuspension S wird ins Innere eines gelochten Mantels 3 geführt, in dem eine Schnecke 2 rotierbar angeordnet ist. Infolge der Entwasserungswirkung wird ein großer Teil des in der Suspension S enthaltenen Wassers W abgeleitet. Die Hauptförderrichtung der Schnecke ist als Pfeil 4 gezeichnet. Die Suspension S wird im Zuge der Entwässerung zu einem Hochkonsistenz-Stoff eingedickt und gelangt entlang der Hauptförderrichtung 4 in die Preßzone 5, in der er zu einem Pfropfen verdichtet wird. Von dort wird er durch die Förderwirkung der Schnecke 2 in den Raum 6 vorgeschoben. Wie bereits ausgeführt, herrscht im Raum 6 ein Überdruck, gegen den der Transport des Pfropfens stattfinden muß. Da in den meisten Fällen, in denen das Verfahren anzuwenden ist, im Raum 6 gespannter Dampf vorhanden ist, muß der Pfropfen in der Preßzone 5 so weit verdichtet sein, daß der Dampf nicht in den Entwässerungsraum, also den Bereich des gelochten Mantels 3, vordringen kann.

In Fig. 2 ist in schematischer Weise eine Ausführungsform einer zur Durchführung des Verfahrens geeigneten Entwässerungsvorrichtung zu sehen. Man erkennt wiederum eine in einem gelochten Mantel 3 rotierbare und durch Motor 13 angetriebene Schnecke 2. Die zu entwässernde Suspension kann durch die Einlauföffnung 8 in das Innere des Mantels 3 gelangen. Dort wird sie von der Schnecke 2 bzw. deren Wendel 12 erfaßt und in Hauptförderrichtung 4 (s. Fig. 1) transportiert. Durch die Öffnungen des Mantels 3 tritt Wasser aus und kann durch den Auslaß 10 aus dem Gehäuse 15 der Vorrichtung auslaufen. Man erkennt ferner die Stopf- und Dichtkammer 9, die hier aus zwei Abschnitten besteht. Zuerst einem konisch sich verjüngenden Teil 9′, und dann einem zylindrischen Teil 9′′. Letzterer ist frei von rotierenden Einbauten und hat eine Länge L′ von mindestens 10 mm. Der Hochkonsistenz-Stoff tritt am Ende durch den Auslaß 14 aus der Entwässerungsvorrichtung aus und gelangt in eine hier nicht näher dargestellte unter Überdruck stehende Heizschnecke 11. Man erkennt auf dieser Darstellung ferner, daß eine Entwässerungszone mit der axialen Länge gemäß Pfeil 7 sowie eine Preßzone, axiale Länge gemäß Pfeil 5 mit der Länge L, vorhanden sind.

Es ist in den meisten Fällen günstig, die Wendel 12 der Schnecke 2 so zu gestalten, daß ihr Fördervolumen zu Anfang um einiges größer als am Ende der Schnecke ist.

Die in den Fig. 3 und 4 gezeigten Modifikationen der Entwässerungsvorrichtung nutzen eine größere Länge zur Entwässerung der Suspension bzw. des eingedickten Stoffes aus. Das heißt, in beiden Fällen ist der gelochte Mantel axial auf der Hochkonsistenz-Seite bis zum Ende der Wendel 2 geführt. Dadurch kann die Baulänge der Vorrichtung besser zur Entwässerung ausgenutzt werden. Die Voraussetzung, daß die sich anschließende Stopf- und Dichtkammer 9, die die Preßzone 5 bildet, zur Abdichtung gegen den relativ hohen Überdruck ausreicht, wird erfindungsgemäß durch die Länge L′ von mindestens 10 mm und das Fehlen von rotierenden Teilen erfüllt.

Claims (21)

1. Verfahren zum Entwässern, Verdichten und Fördern von Papierfaserstoff in einen unter Überdruck stehenden Raum (6), bei dem eine Faserstoffsuspension (S), insbesondere Altpapiersuspension, ausgehend von einem Feststoffgehalt zwischen 1 und 6%, durch mechanisches Entwässern in einen Hochkonsistenzstoff mit einem Feststoffgehalt über 20% überführt wird, wobei zum Entwässern eine Schneckenentwässerungspresse mit mindestens einer in einem gelochten Mantel (3) rotierenden Schnecke (2) verwendet wird, in der der Papierfaserstoff eine Hauptförderrichtung (4) parallel zur Schneckenachse hat, in welchem Verfahren ferner der Hochkonsistenzstoff zu einem Pfropfen kompaktiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochkonsistenzstoff entlang der Hauptförderrichtung (4) in eine mindestens 100 mm lange Preßzone (5), die in ihrem, in Förderrichtung letzten Teil auf eine Teillänge von mindestens 10 mm frei ist von rotierenden Teilen, geführt und unter Beibehaltung der Hauptförderrichtung (4) zu einem im Querschnitt von innenliegenden Hohlräumen freien Pfropfen kompaktiert wird, der Pfropfen infolge der Förderwirkung der Schnecke (2) in Hauptförderrichtung (4) parallel zur Schneckenachse in einen mindestens 1,0 bar über dem Umgebungsdruck liegenden Raum (6) weitergefördert und der Raum (6) durch den Pfropfen gegenüber der Schneckenentwässerungspresse (1) abgedichtet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Förderung des Pfropfens in den unter Überdruck stehenden Raum (6) unter Beibehaltung der Hauptförderrichtung (4) erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Förderung des Pfropfens in den unter Überdruck stehenden Raum (6) kontinuierlich erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch in der Preßzone (5) durch einen dort vorhandenen durchlässigen Mantel entwässert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Überdruck in dem Raum (6) mindestens 1,5 bar beträgt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in dem unter Überdruck stehenden Raum (6) bei einer dem Druck entsprechenden Sättigungstemperatur vorhandene Wasserdampf durch die Dichtwirkung des Pfropfens vom Eindringen ins Innere der Schneckenentwässerungspresse (1) abgehalten wird.

7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Raum (6) ein einer Dampftemperatur von mindestens 120 o Celsius entsprechender Überdruck eingestellt wird.

8. Entwässerungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der voranstehenden Ansprüche mit einer in einem durchlässigen Mantel (3) rotierbaren Schnecke (2), einer Einlauföffnung (8), durch die die Suspension von außerhalb in das Innere des Mantels (3) gelangen kann, einer Entwässerungszone (7), die sich über die axiale Länge des durchlässigen Teiles des Mantels (3) erstreckt, sowie einem Auslaß (14) für den Hochkonsistenzstoff, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine sich vor dem Auslaß (14) für den Hochkonsistenzstoff befindende, am Umfang von zumindest überwiegend undurchlässigen Wandungen begrenzte Stopf- und Dichtkammer (9) aufweist, die eine Länge (L) von mindestens 100 mm hat, in ihrem in Förderrichtung letzten Teil auf eine Teillänge (L′) von mindestens 10 mm frei ist von rotierenden Teilen und daß sich hieran ein unter Überdruck stehender Raum (6) anschließt.

9. Entwässerungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stopf- und Dichtkammer aus einem im wesentlichen zylindrischen Rohr besteht.

10. Entwässerungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stopf- und Dichtkammer aus einem sich in Förderrichtung konisch verjüngenden Rohr besteht.

11. Entwässerungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Schnecke bis an den konischen Teil der Stopf- und Dichtkammer erstreckt.

12. Entwässerungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stopf- und Dichtkammer aus einem sich in Förderrichtung konisch erweiternden Rohr besteht.

13. Entwässerungsvorrichtung nach Anspruch 10 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß sich dem konischen Teil der Stopf- und Dichtkammer ein zylindrischer Teil anschließt, dessen Innendurchmesser dem des Ausganges des konischen Teiles entspricht.

14. Entwässerungsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Stopf- und Dichtkammer aus der Kombination von hintereinander angeordnetem, zuerst zylindrischen und dahinter konischem Rohr besteht.

15. Entwässerungsvorrichtung nach Anspruch 8, 9, 10, 11, 12, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der kleinste offene Querschnitt der Stopf- und Dichtkammer höchstens 15% des Förderquerschnitts der Schnecke (2) im Einlaufbereich für die Suspension hat.

16. Entwässerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß Förderwendel und Welle der Schnecke so geformt sind, daß das volumetrisch definierte Fördervolumen am Einlauf mindestens 3 Mal so groß ist wie am Ende der Förderwendel.

17. Entwässerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der durchlässige Mantel mit einer Vielzahl von runden Öffnungen mit Durchmesser zwischen 1 und 8 mm versehen ist.

18. Entwässerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel für die Entwässerungszone aus einem anfänglich zylindrischen Teil und einem sich daran anschließenden, sich konisch verjüngenden Teil besteht.

19. Entwässerungsvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Teil axial mindestens 4 Mal so lang wie der konische Teil ist.

20. Entwässerungsvorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel im konischen Teil Öffnungen mit einem Durchmesser aufweist, der mindestens 1,5 Mal so groß ist wie der der Öffnungen im zylindrischen Teil.

21. Entwässerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle der Schnecke einseitig sich drehpendelnd beweglich und den senkrecht zu ihrer Achse angreifenden Kräften keinen Widerstand entgegensetzend gelagert ist.