DE19545859C2 - Verfahren zur Sortierung von Faserstoffsuspensionen sowie Vorrichtung zu seiner Durchführung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Sortierung von Faserstoffsuspension gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Verfahren dieser Art werden seit langer Zeit eingesetzt, um aus Faserstoffsuspensionen unerwünschte Bestandteile auszuscheiden. Dabei wird nach dem Trennprinzip der Naßsiebung der Teil der Faserstoffsuspension, der aufgrund seiner Größe von den Sieböffnungen zurückgehalten wird, gesammelt und als Rejekt abgeführt, während ein großer Teil des Wassers und der überwiegende Teil der Papierstoffasern die Öffnungen passieren können. Dieses an sich einfache Trennprinzip führt jedoch in seiner technischen Realisierung zu Problemen. Abgewiesene Störstoffteilchen haben oft einen langen Weg entlang der Siebfläche zurückzulegen, bis sie als Rejekt aus dem Sortierer abgeführt werden können. Das führt meist zur Beeinträchtigung der Sortierqualität und kann auch die nachteilige Zerkleinerung dieser Teilchen fördern. Um zu vermeiden, daß die Sieböffnungen verstopfen, müssen mit beträchtlichem energetischen Aufwand Räumer, Profilstäbe oder ähnliche Elemente in unmittelbarer Nähe der Sieböffnung vorbeigeführt werden, wodurch sich hydraulische Druck- oder Saugstöße ergeben, die das an dieser Stelle Angesammelte immer wieder auflockern. Nur mit Hilfe solcher Räumelemente ist es überhaupt möglich, die große geforderte Menge durch diese Siebelemente hindurchzufördern. Dieses Räumverfahren führt zu uneinheitlichen Strömungsverhältnissen im Siebbereich sowie Energieverlusten und erhöht den Verschleiß des Siebelementes ganz beträchtlich.

Aus der US 5,119,953 ist eine Vorrichtung bekannt, mit der ein Verfahren der angegebenen Art durchgeführt werden kann. Bei dieser Vorrichtung wird die zu sortierende Suspension von einem Rotor, der durch Trennwände in Kammern unterteilt ist, in den Bereich des Trennelementes befördert. Dadurch kann zum einen bei entsprechend hoher Geschwindigkeit der Trennelemente die Siebfreihaltung ermöglicht und zum anderen die Verteilung der zu sortierenden Suspension auf die Fläche des Trennelementes verbessert werden. Eine verteilende und vermischende Wirkung hat der Rotor jedoch auch auf die abgewiesenen Stoffe, wodurch diese relativ lange im Bereich des Trennelementes verbleiben. Diese Vorrichtung ist daher nicht geeignet, die bereits beschriebenen Nachteile zu vermeiden.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, mit dem es gelingt, ebenfalls einen hohen Durchsatz zu erzielen, aber bei besserem Sortiereffekt, möglichst geringerem Energieeinsatz und verminderter Verschleißgefährdung.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruchs 1 genannten Maßnahmen vollständig gelöst. In Unteransprüchen folgen vorteilhafte Ausgestaltungen.

Ferner sind in weiteren Ansprüchen Sortiervorrichtungen angegeben.

Mit Hilfe des Verfahrens werden abgewiesene Stoffe sehr viel schneller vom Siebelement wieder abgezogen und können daher auch besonders effektiv aus der Suspension entfernt werden. In der Regel ist die erforderliche Relativgeschwindigkeit zwischen Rotor und Siebelement beträchtlich geringer, da die zur Siebfreihaltung erforderlichen Druckdifferenzen auf eine andere Art erzeugt werden. Ferner ist eine definierte Strömung der Suspension über die ganze Fläche des Siebelementes gewährleistet.

Bei spezieller Ausgestaltung des Verfahrens wird die Strömungsgeschwindigkeit der Suspension am Siebelement durch den Abzug eines Teilstromes erhöht, dessen Menge ein Mehrfaches des üblichen Rejektstromes (auch Überlauf genannt) ist. Die Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit dient dabei in erster Linie der Siebfreihaltung. Außerdem läßt sich der Teilstrom wieder zur unsortierten Faserstoffsuspension zumischen, so daß Faserverluste erheblich reduziert werden.

Die Erfindung und ihre Vorteile werden anhand von Zeichnungen erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 ein Schema zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 2+3 weitere Schemata zur Erläuterung anderer Formen des Verfahrens;

Fig. 4 eine mögliche Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

In Fig. 1 sind die funktional wichtigsten Elemente skizziert, die bei der Durchführung des Verfahrens notwendig sind. Das Trennelement 1 ist hier als zylindrischer Siebkorb in Ansicht von oben gezeichnet, wobei anzumerken ist, daß zylindrische Siebkörbe die am häufigsten gewählte Ausgestaltung eines solchen zweckdienlichen Trennelementes sind. Radial innerhalb des Trennelementes befindet sich der Einlaufraum 2 und radial außerhalb der Gutstoffraum 3. Nur teilweise eingezeichnet sind die Öffnungen 12 im Trennelement 1, die - wie an sich bekannt - kreisrund mit einem Durchmesser zwischen 1 und 6 mm oder schlitzförmig mit einer Schlitzweite zwischen 0,1 und 3 mm sein können. Radial innerhalb des Trennelementes 1 und koaxial zu diesem befindet sich ein Verteilkörper 4, der geschnitten dargestellt ist. Seine Außenkontur kann mit Vorteil von der kreisrunden Form abweichem, wie später noch erklärt wird. Dieser Verteilkörper 4 enthält eine Zuströmöffnung 5, eine Rejektöffnung 6 und in der hier gezeichneten, etwas aufwendigeren Bauweise eine Abströmöffnung 7. Die Öffnungen werden durch entsprechende Kammern innerhalb des Verteilkörpers 4 versorgt bzw. entsorgt. Zur Durchführung des Verfahrens wird der Verteilkörper gedreht (Pfeil), wobei diese Drehung so erfolgt, daß raumfest betrachtet eine Stelle des Trennelementes zuerst von der Abströmöffnung 7, dann von der Rejektöffnung 6 und dann von der Zuströmöffnung 5 erreicht wird. Die Kammern stehen mit feststehenden Zu- oder Ableitungen in Verbindung, was hier nicht dargestellt ist, da solche Ausführungen dem Fachmann ohnehin geläufig sind.

Durch die Zuströmöffnung 5 wird die Suspension als Einlauf 8 gegen die Drehrichtung des Verteilkörpers in den Einlaufraum 2 eingeführt und dabei durch strömungstechnische Maßnahmen und aufgrund der anliegenden Drücke mit einem zur Umfangsrichtung, also rechtwinklig zum Radius, definierten Winkel α zwischen den Verteilkörper 4 und das Trennelement 1 geleitet. Hierzu ist die Wandung im Auslaufbereich so gestaltet, daß die Strömung wie gewünscht gerichtet wird. Vorteilhaft kann die Form einer Flachdüse sein.

Bestimmungsgemäß wird ein großer Teil der Suspension durch die Öffnungen 12 im Trennelement 1 in den Gutstoffraum 3 gelangen, dort gesammelt und als Gutstoff 11 abgeleitet. Dadurch nimmt die Menge der im Einlaufraum 2 verbleibenden Suspension stetig ab. Um dennoch eine ausreichende Strömungsgeschwindigkeit im Einlaufraum zu erhalten, kann es von Vorteil sein, den Strömungsquerschnitt durch entsprechend geformte Außenkontur des Verteilkörpers 4 längs des Strömungsweges fortlaufend zu verkleinern, bis die Suspension als Teilstrom 9 durch die Abströmöffnung 7 aus dem Einlaufraum 2 herausgeführt wird. Zum selben Zweck könnte auch die Form des Trennelementes 1 anders als kreiszylindrisch gewählt werden. Das Abgewiesene, das im Bereich der Abströmöffnung 7 am Trennelement 1 verbleibt, wird durch die Rejektöffnung 6 als Rejekt 10 abgeführt. Infolge der Relativbewegung steht dabei ein Punkt des Trennelementes 1 zuerst der Abströmöffnung 7, als nächstes der Rejektöffnung 6 und dann der Zuströmöffnung 5 unmittelbar gegenüber.

Die in Fig. 1 erklärte Ausgestaltung des Verfahrens arbeitet mit der Abführung eines Teilstromes 9 durch die Abströmöffnung 7. Wo das in einer besonders einfachen Ausgestaltung des Verfahrens nicht nötig ist, entfällt die Abströmöffnung 7 mit den zugehörigen Anschlüssen. Es werden dann lediglich die Feststoffe, die im Bereich der Rejektöffnung 6 noch am Trennelement verblieben sind, als Rejekt 10 herausgeleitet (s. Fig. 2).

Fig. 3 erläutert schematisch die kinematische Umkehrung des in Fig. 1 gezeigten Verfahrens. Dabei wird der Verteilkörper 4′ raumfest gehalten und das Trennelement 1′ relativ dazu bewegt. Auch diese Bewegung wird so vorgenommen, daß ein Punkt des Trennelementes 1′ zuerst der Abströmöffnung 7, als nächstes der Rejektöffnung 6 und dann der Zuströmöffnung 5 unmittelbar gegenübersteht. Mit der kinematischen Umkehr geht hier auch eine andere Strömungsführung einher, nämlich daß der Gutstoff 11 radial innerhalb des Trennelementes 1′ gesammelt wird. Das ist hier sinnvoll aber nicht Voraussetzung.

Vereinfacht dargestellt zeigt die Fig. 4 in geschnittener Seitenansicht eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einem als Sortierelement dienenden Siebkorb 1′′, der eine senkrecht stehende Mittellinie hat. Die Zeichnung dient der funktionalen Erklärung zur Realisierung, ohne daß maschinenbauliche Details und Proportionen richtig sein müssen. Man erkennt den Einlaufraum 2 und den Gutstoffraum 3, wie bereits definiert. Der Rotor 4′′ enthält die Zuströmöffnung 5, Rejektöffnung 6 sowie Abströmöffnung 7, welche sich im wesentlichen senkrecht erstrecken. Mit gestrichelt gezeichneten Linien sind innerhalb des Rotors 4′′ die Verbindungen zu den von außen zugänglichen Anschlüssen angedeutet. In bekannter Weise können z. B. über abgedichtete Gleitflächen 13 die bewegten Hohlräume des Rotors 4′′ mit den festen Anschlüssen 14, 15, 16 verbunden werden. Der im Gutstoffraum 3 gesammelte Gutstoff 11 kann am Anschluß 17 entnommen werden.

Zwar ist bei den zeichnerisch dargestellten Ausführungsformen jeweils nur ein Verteilkörper 4, 4′ bzw. Rotor 4′′ gezeigt; es kann aber besonders bei Verwendung großer Maschinen durchaus Vorteile bieten, wenn bei ein und demselben Trennelement mehrfach zu- und abgeströmt wird. Dann würden z. B. mehrere Verteilkörper am Umfang verteilt angeordnet. Die Nutzung des relativ teuren Trennelements kann dadurch gesteigert werden.

Sortiermaschinen, mit denen sich das Verfahren ausführen läßt, sind auch nicht an die senkrechte Bauweise gebunden, sie können ebensogut ein Trennelement mit etwa waagerechter Symmetrielinie haben.

Claims (24)

1. Verfahren zur Sortierung einer Faserstoffsuspension in einem im wesentlichen abgeschlossenen Raum, den ein mit Sortieröffnungen versehenes gebogenes Trennelement (1) in einen Einlaufraum (2) und einen Gutstoffraum (3) unterteilt und bei dem ein großer Teil der Faserstoffsuspension die Öffnungen des Trennelementes (1) als Gutstoff passiert und abgeleitet wird, während Rejekt durch die Öffnungen zurückgehalten wird und bei dem die zu sortierende Faserstoffsuspension mit mindestens einem relativ zum Trennelement (1) bewegten Verteilkörper (4, 4′) durch mindestens eine dem Trennelement zugewandte, längliche Zuströmöffnung (5) zugeführt wird und wobei die Relativbewegung zwischen Trennelement (1) und Verteilkörper (4, 4′) derart ist, daß der überwiegende Teil der mit Öffnungen versehenen Fläche des Trennelementes (1, 1′) von der länglichen Zuströmöffnung (5) überstrichen wird, dadurch gekennzeichnet,
daß zurückgehaltenes Rejekt durch mindestens eine dem Trennelement (1) zugewandte, längliche Rejektöffnung (6) aus dem Bereich des Trennelementes wieder abgeführt wird,
wobei diese Abführung durch einen relativ zum Trennelement (1) bewegten Verteilkörper (4, 4′) erfolgt und
die Relativbewegung zwischen Trennelement (1) und Verteilkörper (4, 4′) derart ist, daß der überwiegende Teil der mit Öffnungen versehenen Fläche des Trennelementes (1, 1′) auch von der länglichen Rejektöffnung (6) überstrichen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch denselben Verteilkörper (4, 4′) sowohl Faserstoffsuspension

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennelement (1, 1′) zylindrisch ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung der Stoffsuspension zum Trennelement (1, 1′) hin in einem spitzen Winkel (α) von höchstens 60° gegen die Tangente an das Trennelement erfolgt.

5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Verteilkörper (4, 4′) und dem Trennelement (1, 1′) nicht größer ist als 6 m/sec.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Verteilkörper (4, 4′) und dem Trennelement (1, 1′) nicht größer ist als 1 m/sec.

7. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuströmöffnung (5) im Verteilkörper (4, 4′) eine Breitstrahldüse mit Drosselwirkung von mindestens 0,2 bar ist.

8. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in einem relativ zum Trennelement (1, 1′) bewegbaren Verteilkörper (4, 4′) durch mindestens eine dem Trennelement zugewandte Abströmöffnung (7) ein Teilstrom (9) aus dem Einlaufraum (2) herausgeführt wird, wobei diese infolge der Relativbewegung den überwiegenden Teil der mit Öffnungen versehenen Fläche des Trennelementes (1, 1′) überstreicht, und wobei die Abströmöffnung (7) im Sinne der Relativbewegung vor der Rejektöffnung (6) und diese vor der Zuströmöffnung (5) liegt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der abströmende Teilstrom (9) mit unsortierter Faserstoffsuspension vermischt und dann wieder mit dieser zusammen durch die Zuströmöffnung (5) in den Einlaufraum (2) zurückgeführt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der abströmende Teilstrom (9) mindestens 40% des Stromes der ein laufenden Faserstoffsuspension ist.

11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspensionsgeschwindigkeit relativ zum Sortierelement (1, 1′) zwischen der Zuströmöffnung (5) und der Abströmöffnung (7) mindestens 5 m/sec. beträgt.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Zuströmöffnung (5) und der Abströmöffnung (7) die Suspensionsgeschwindigkeit durch entsprechende Querschnitte annähernd konstant ist.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Zuströmöffnung (5) und der Abströmöffnung (7) der Druck durch entsprechende Querschnitte annähernd konstant ist.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß an der Abströmöffnung (7) ein Druck herrscht, der um mindestens 0,2 bar geringer ist als der in der Zuströmöffnung (5) oder des im Gutstoffraum (3) herrschenden Druckes.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß in der Rejektöffnung (6) ein Druck herrscht, der mindestens 0,05 bar geringer ist als der des Gutstoffraumes (3).

16. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Rejektöffnung (6) eine Spülflüssigkeit zugeführt wird.

17. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteilkörper (4, 4′) rotierend angetrieben wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Suspensionsströmung auf den Verteilkörper (4, 4′) übertragene Leistung abgenommen und genutzt wird.

19. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteilkörper (4) rotiert und das Sortierelement (1) feststeht.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteilkörper (4′) feststeht und das Sortierelement (1′) rotiert.

21. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gutstoffraum (3) radial außerhalb des Sortierelementes (1) liegt.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Gutstoffraum (3) radial innerhalb des Sortierelementes (1′) liegt.

23. Maschine zur Sortierung von Faserstoffsuspensionen mit einem Gehäuse, welches Anschlüsse für Einlauf (8), Gutstoff (11) und (10) aufweist,

• - mit einem im wesentlichen zylindrischen Siebkorb (1′′), der das Gehäuse im wesentlichen in einen Einlaufraum (2) und einen Gutstoffraum (3) unterteilt, wobei der Gutstoffraum mit dem Anschluß (17) für Gutstoff (11) verbunden ist,
• - welcher Siebkorb (1′) für Fasern und Wasser passierbare Öffnungen enthält, die so bemessen sind, daß unerwünschte Feststoffe der Faserstoffsuspension zurückgehalten werden und
• - wobei sich im Einlaufraum (2) mindestens ein Rotor (4′′) befindet, der
• - in seinem Inneren mindestens eine Einlaufkammer enthält, die mit dem Anschluß (14) für Einlauf (8) verbunden ist,
• - wobei die Einlaufkammer eine dem Siebkorb (1′) zugewandte längliche Zuströmöffnung (5) besitzt, die bei der Bewegung des Rotors (4′′) den größten Teil der ihm zugewandten Fläche des Siebkorbes (1′) überstreicht, dadurch gekennzeichnet, daß
• - der Rotor in seinem Inneren mindestens eine Rejektkammer, die mit dem Anschluß (15) für Rejekt (10) verbunden ist, enthält,
• - wobei die Rejektkammer eine Rejektöffnung (6) besitzt, die bei der Bewegung des Rotors (4′′) den größten Teil der ihm zugewandten Fläche des Siebkorbes (1′′) überstreicht,
• - wobei, in Rotationsrichtung gesehen, die Rejektöffnung (6) vor der Zulauföffnung (5) liegt und
• - wobei an der Zuströmöffnung (5) Strömungsmittel vorhanden sind, die eine Ausrichtung der durch die Öffnung fließenden Suspension derart bewirken, daß diese den Siebkorb (1′′) in einem Winkel (α) von höchstens 60° anströmt.

24. Sortiermaschine nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (4′′) in seinem Inneren mindestens drei Kammern enthält, und zwar zusätzlich mindestens eine mit einer Abströmöffnung (7) versehene Abströmkammer, die wiederum mit dem Anschluß (16) für Teilstrom (9) verbunden ist.