DE19648771C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Entwässern einer Faserstoffsuspension mit intensiver Entwässerung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entwässern einer Faserstoffsuspension gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Entwässerungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 12.

Aus der WO 96/08660 ist ein Verfahren bekanntgeworden, bei dem die Faserstoffsuspension zwischen zwei gekrümmte rauhe Flächen gebracht und die eine der Flächen gegen die andere relativ bewegt wird. Eine der Flächen ist zumindest abschnittsweise mit einem undurchlässigen Kunststoffband umgeben. Die andere der beiden Flächen ist stets durchlässig und besaugt. Die Besaugung dient zum einen der Entwässerung und zum anderen der Erhöhung der Reibung in diesem Abschnitt.

Aufgrund der Bewegung der beiden rauhen Oberflächen relativ zueinander bilden sich in der Suspensionsschicht Scherfelder aus. Diese führen dazu, daß ein mehr oder minder trockener Stoff nach einer vorbestimmten Entwässerungsstrecke in Bahnform vorliegt, gegebenenfalls auch in Form von sogenannten Faserstoffröllchen. Der mehr oder minder trockene Stoff kann dann mittels einer Abnahmewalze oder eine Schabers abgenommen werden.

Nachteilig bei diesem Verfahren ist, daß nur ein geringer Durchsatz erreicht wird und schon infolge der Zentrifugalkräfte ein recht beträchtlicher Unterdruck an der Saugwalze erforderlich ist. Eine hohe Gebläseleistung zur Erhaltung des Unterdruckes ist auch wegen des beträchtlichen Fremdlufteinzuges erforderlich.

Des weiteren können sich an der stillstehenden und undurchlässigen Siebfläche beim Betrieb Feststoffe anstauen, die sehr schnell zu Klumpen führen und den Betrieb der ganzen Vorrichtung empfindlich stören können. Eine Reinigung ist während des Betriebes nicht möglich.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Vorrichtungen besteht darin, daß die Verluste an Faser- und Feinstoff relativ hoch sind.

Betreffend Entwässerungsvorrichtung gemäß dem Stand der Technik, in denen auf die Problematik der Entaschung eingegangen wird, wird auf die Voith-Druckschriften p2737.10.1987 Ing. (grad.) R. Laible, Eindicken, Entwässern, p2723.10.1987 Dipl.-Ing (FH) W. Schneider, Konstruktionsmerkmale des neuen Scheibeneindickers Hydrodisk® und die Druckschrift p.2.300, Voith-Druck 2.89, Eindicker verwiesen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Entwässerungsverfahren und eine Entwässerungsvorrichtung anzugeben, mit denen die Nachteile des Standes der Technik vermieden werden und eine möglichst hohe Ausbeute bei der Entwässerung bei gleichzeitig hoher Betriebssicherheit erzielt wird. Dabei heißt Ausbeute die Zurückhaltung der gewünschten Anteile in der Bahn. Ferner ist ein Gegenstand der Erfindung darin zu sehen, daß der Trockengehalt der Bahn weiter gesteigert werden kann.

Zunächst soll erklärt werden, wie die Relativgeschwindigkeit zwischen den beiden Flächen erzeugt werden kann und welche Wirkungen damit verbunden sind, insbesondere wie es zur Ausbildung des mehr oder minder trockenen Stoffes kommt. Bekanntlich wird die Suspension mit einer gewissen Strömungsgeschwindigkeit, beispielsweise aus einem Stoffauflauf, in eine solche Entwässerungsvorrichtung eingeführt, wobei die Strömungsgeschwindigkeit u. a. die Suspensionsmenge bestimmt, die auf der Maschine in einer bestimmten Zeit entwässert werden kann. In der Praxis gibt man für mindestens eine der diese Suspension berührenden Flächen eine Geschwindigkeit in Stromrichtung (stromabwärts) vor, die mit einer gewissen Abweichung der Strömungsgeschwindigkeit der Suspension am Einlauf entspricht. Bei dieser Wahl der Differenzgeschwindigkeit ergeben sich bereits Einflußmöglichkeiten nach dem Entwässerungseffekt der Maschine. Dabei sollen sich die Flächen mit Relativgeschwindigkeit aneinander vorbeibewegen. Eine einfache Realisierung ist es, die eine Fläche still zu halten.

Um den Trockengehalt der gemäß dem Oberbegriff mehr oder minder stark entwässerten Bahn, die sich nach Durchlaufen einer gewissen, vorbestimmten Entwässerungsstrecke ergibt, noch weiter zu erhöhen, ist gemäß der Erfindung vorgesehen, die mehr oder minder trockene Bahn noch weiter zu entwässern.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen, daß die weitere Entwässerung der Bahn mittels Unterdruck nach der vorbestimmten Entwässerungsstrecke beispielsweise durch Besaugung erfolgt. Hierbei kann die Besaugung entweder ins Walzeninnere vorgenommen werden, beispielsweise dadurch, daß ein bestimmter Walzenabschnitt besaugt wird, oder aber die Besaugung erfolgt von außerhalb.

In einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, daß die weitere Entwässerung, nach Vorliegen der mehr oder minder trockenen Bahn, mittels Pressen erfolgt. Hierfür kann konstruktiv eine oder aber auch mehrere Preßrollen vorgesehen sein, die sowohl auf die auf der Manteloberfläche befindliche Faserstoffbahn einwirken können oder aber auch auf das Band selbst, das die Manteloberfläche beispielsweise des Walzenkörpers umschlingt.

Schließlich besteht in einer dritten, vorteilhaften Ausführungsform die Möglichkeit, daß die weitere Entwässerung mit Hilfe eines aufnehmenden Bandes erfolgt, das entweder mit der auf der Manteloberfläche haftenden weitgehend trockenen Faserstoffbahn direkt in Kontakt kommt oder aber nur mit dem die Manteloberfläche umschlingenden Band, das wasserdurchlässig ist.

Ein besonders hoher Trockengehalt bei gleichzeitig sehr niedrigem Faser- und Füllstoffverlust wird erreicht, wenn die Faserstoffsuspension mit hoher Geschwindigkeit tangential auf ein Bogensieb aufgespritzt wird. Durch die kinetische Energie (Zentrifugalkraft) tritt ein großer Anteil des enthaltenen Wassers samt Asche durch die Schlitze. Es wird so die hohe Selektivität von feinen Öffnungen eines bis zu dieser Stelle konventionell ausgebildeten Bogensiebes genutzt. Besonders vorteilhaft ist es, ein Schlitzbogensieb mit einer gewissen Schlitzweite zu verwenden.

Nachdem der Stoff nach Durchlaufen des ersten Entwässerungsabschnittes weitgehend entwässert ist, wird er von einer Walze mit rauher Oberfläche erfaßt und beschleunigt. Der Stoff wird aufgrund der Zentrifugalkräfte weiter entwässert und entascht. Dies ermöglicht eine Steigerung des Durchsatzes, da die kinetische Energie zur Entwässerung durch Zentrifugalkräfte nicht nur durch die Eintrittsstrahlgeschwindigkeit, sondern auch durch die sich bewegende, fördernde Fläche, die eine rotierende Walze sein kann, eingebracht wird.

Besonders vorteilhaft ist es, mit zunehmender Entwässerung den Spalt zwischen Sieb und Walze immer enger auszubilden. Hierdurch steigt der Entwässerungsdruck.

Die Entwässerung kann durch profilierte Stäbe des Schlitzbogensiebes unterstützt werden. Die profilierten Stäbe setzen des weiteren aufgrund der auftretenden Druckpulse die Ascheretention herab.

Des weiteren ist es vorteilhaft, die Schlitzweite des Schlitzbogensiebes im Anfangsbereich des von gebogenem Sieb und der sich bewegenden Fläche gebildeten Spaltes kleiner als 100 µm zu wählen.

In einer Fortbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, das Bogensieb geteilt auszubilden. Die Schlitzweite im Auslaufbereich des Spaltes beträgt dann vorteilhafterweise mehr als 100 µm. Bevorzugt liegt sie im Bereich 100 µm bis 1000 µm, besonders bevorzugt im Bereich 100 µm bis 500 µm.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung beispielhaft beschrieben werden.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung.

In Fig. 1 ist eine Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung dargestellt, die auch dazu benutzt werden kann, eine Entwässerung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren durchzuführen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung setzt sich im wesentlichen zusammen aus einem wasserdurchlässigen Band, das in einem gewissen Bereich eine sich bewegende, fördernde Fläche 3 umgibt. Die Innenseite des Bandes 1 und die sich bewegende Fläche 3 bilden in einem gewissen Umfangsbereich der sich bewegenden Fläche 3 einen Spalt 5 aus. Die zu entwässernde Suspension wird mittels einer Zuführung 7 tangential auf die Innenseite der wasserdurchlässigen Fläche 1 (siehe auch Pfeilrichtung 9) aufgespritzt. Durch die kinetische Energie, die die Suspension aufweist, tritt ein großer Anteil des in der Suspension enthaltenen Wassers durch die Schlitze des Bogensiebes hindurch. Vorteilhafterweise ist das Schlitzbogensieb als gebogenes Stabsieb mit bestimmter Schlitzweite ausgeführt. In einem ersten Umfangsbereich A des Bogensiebes sind die Schlitze sehr eng, vorzugsweise weisen sie einen Abstand von 50 µm (= 0,05 mm) auf.

Die zu entwässernde Suspension wird mit solcher Geschwindigkeit auf das Bogensieb aufgespritzt, daß sie in den Einlaufspalt 11 der von der Innenseite des wasserdurchlässigen Bandes und der Außenoberfläche des rotierenden Körpers 3, der vorliegend eine in Teilrichtung 13 rotierende Walze ist, eintritt. Die Außenoberfläche der Walze 3 ist derart ausgebildet, daß sie die in den Eintrittspalt 11 gelangte Suspension weiter fördert.

Hierzu kann der Walzenmantel beispielsweise eine Gitterstruktur aufweisen, die Taschen ausbildet, in die ein Quantum der Fasersuspension aufgenommen und transportiert wird oder aber Vertiefungen aufweisen, die ein derartiges Quantum aufnehmen. In einer weiteren Ausführungsform kann die Manteloberfläche rauh ausgebildet sein, beispielsweise dadurch, daß sie mit einem Sieb bespannt ist. Die Vertiefungen oder Taschen oder auch die rauhe Oberfläche des Siebes dienen dann als Fördermittel für die in den Einlaufspalt gelangte, auf einem bestimmten Trockengehalt bereits vorentwässerte Suspension.

Dadurch, daß die Walze 3 rotiert, wird dem in den Einlaufspalt gelangten Stoff wiederum kinetische Energie zugeführt, d. h. die Suspension, die sich im Spalt befindet, beschleunigt. Hierdurch tritt eine weitere Entwässerung durch das Sieb nach außen, wie durch die Pfeile 15 dargestellt, auf, d. h. die bereits vorentwässerte Suspension wird weiter entwässert, und ihr Trockengehalt steigt an. Der Stoff wird also aufgrund der zusätzlichen Zentrifugalkraft weiter entwässert und entascht. Dies ermöglicht eine Steigerung des Durchsatzes, da die kinetische Energie zur Entwässerung durch Zentrifugalkräfte nicht nur durch die Eintrittstrahlgeschwindigkeit, sondern auch durch die rotierende Walze eingebracht wird. Neben der Entwässerung wird die Suspension auch weiter entascht. Ein Großteil der Asche wurde bereits im Anfangsabschnitt durch das tangentiale Aufspritzen auf das Bogensieb mit hoher Geschwindigkeit, wie eingangs beschrieben, entfernt. Hierbei wurde die hohe Selektivität der sehr engen Schlitze mit einer Schlitzweite von 50 µm benutzt.

Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, daß der Spalt 5 zwischen dem wasserundurchlässigen Band und der Mantelfläche der rotierenden Walze in Umfangsrichtung, d. h. mit zunehmender Entwässerung der Suspension immer enger wird. Hierdurch wird erreicht, daß der Entwässerungsdruck ansteigt. Zur Unterstützung der Entwässerung sind die Stäbe des Bogensiebes in diesem Entwässerungsabschnitt profiliert. Eine derartige Ausgestaltung setzt des weiteren durch die auftretenden Druckpulse auch die Ascheretention des Stoffes herab, so daß neben einem hohen Entwässerungsgrad auch ein hoher Entaschungsgrad von 90% im Auslaufspalt 17 erreicht wird.

Vorteilhafterweise ist vorgesehen, das Bogensieb in verschiedene Abschnitte A, B, C und D zu unterteilen. Die jeweiligen Abschnitte A, B, C, D des Bogensiebes weisen unterschiedliche Schlitzweiten auf. Vorteilhafterweise beträgt die Schlitzweite in Abschnitt A 50 µm, im Abschnitt B 100 µm, im Abschnitt C 200 µm und im Abschnitt D 500 µm.

Obwohl die Schlitzweite des Bogensiebes ständig zunimmt, treten bei der erfindungsgemäßen Anordnung Faserverluste nur in sehr geringem Umfang auf. Insbesondere wurde festgestellt, daß die Faserverluste im Vergleich zu dem Bereich mit sehr enger Schlitzweite in den Bereichen mit großer Schlitzweite nicht ansteigen. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die im Spalt 5 befindliche Fasersuspension in diesen Abschnitten bereits einen sehr hohen Trockengehalt aufweist.

Unterstützend zu der Zentrifugalentwässerung kann vorgesehen sein, die Abschnitte C und D, in dem bereits eine weitgehend trockene Fasersuspension vorliegt, zu besaugen, beispielsweise in das Walzeninnere hinein, indem in diesem Abschnitt ein besaugter Bereich 19 vorgesehen ist, dessen Außenwände über Gleitdichtungen 21, 23 gegen die Walze abgedichtet sind.

Aufgrund des hohen Preßdruckes, der mit dem Bogensieb erreicht werden kann, der geringen Kapillarität des Stabsiebes, die für eine nur geringe Rückbefeuchtung bei sehr breiten Schlitzen sorgt und weitere Maßnahmen, wie beispielsweise das Besaugen bestimmter Zonen, können hohe Endtrockengehalte bei gleichzeitig hoher Entaschungsleistung erzielt werden.

Der getrocknete und entaschte Stoff kann von der Walze 3 leicht abgenommen werden, beispielsweise mittels eines Schabers 25. Es ist aber auch denkbar, anstelle eines Schabers eine Abnahmewalze einzusetzen. Bei der Verwendung eines Schabers zur Abnahme ist darauf zu achten, daß dieser die Walze nicht berührt, um die Walzenoberfläche nicht zu schädigen.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es somit erstmals möglich, Stoffsuspensionen, die mit einem Aschegehalt von 20% und einer Stoffdichte von 0,7% im Zulauf im Auslauf 17 auf eine Stoffdichte von 25% mit einem Aschegehalt von 1,5% gebracht wird. Hierbei wird eine Faserretention von 99% erzielt. Das Filtrat weist eine Stoffdichte von 0,25% und die Feststoffe darin einen Aschegehalt von 55% auf. Im Gegensatz zu den bislang bekannten Vorrichtungen hat man mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren bei einer Auslaufstoffdichte von 30% eine Aschereduzierung von 90% erreicht.

Claims (20)

1. Verfahren zum Entwässern einer Faserstoffsuspension mit folgenden Schritten:

• 1. die zu entwässernde Suspension wird mit hoher Geschwindigkeit tangential auf eine gekrümmte, wasserdurchlässige Fläche aufgespritzt und hierdurch auf einen vorbestimmten Trockengehalt entwässert;
• 2. die auf einen vorbestimmten Trockengehalt entwässerte Suspension wird zwischen eine sich bewegende, die Suspension fördernde, weitere Fläche und die gekrümmte, wasserdurchlässige Fläche eingebracht, wobei
• 3. die Suspension von der weiteren, sich bewegenden und fördernden Fläche erfaßt wird, derart, daß die Suspension aufgrund der hierdurch entstehenden zusätzlichen Zentrifugalkräfte weiter entwässert und entascht wird;

dadurch gekennzeichnet, daß

• 1. die gekrümmte, wasserdurchlässige Fläche ein Schlitzbogensieb ist, wobei die Schlitzweite des Siebes zumindest im Anfangsbereich derart eng gewählt ist, daß in diesem Bereich die Suspension mit einer hohen Selektivität entwässert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension von der weiteren, fördernden Fläche beschleunigt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Zulaufstoffdichte von weniger als 3,5% der zugeführten, zu entwässernden Suspension, eine Auslaufstoffdichte größer als 8% der trockenen, entwässerten Suspension erreicht wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Filtrataschegehalt größer als 50% bei einem Zulaufaschegehalt von mindestens 20% ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitzweite des Siebes zumindest im Anfangsbereich < 100 µm ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Schlitzbogensieb in Bereiche unterschiedlicher Schlitzweite geteilt ist und zumindest im Auslaufbereich eine Schlitzweite < 100 µm aufweist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der von der gekrümmten, wasserdurchlässigen Fläche und der von der sich bewegenden, fördernden Fläche gebildete Spalt, in den die Suspension eingebracht wird, in Umlaufrichtung der Walze gesehen zuläuft, derart, daß der Entwässerungsdruck auf die dazwischen befindliche Suspension zunimmt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Bogensieb zumindest im Umfangsbereich hoher Stoffdichten profilierte Stäbe aufweist, derart, daß Druckpulse in die Suspension eingeleitet werden, wodurch die Ascheretention in der Suspension herabgesetzt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die sich bewegende, fördernde Fläche die Oberfläche einer rotierenden Walze ist.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche rauh ist.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche siebbespannt ist.

12. Vorrichtung zum Entwässern einer Suspension mit

• 1. einer gekrümmten, wasserdurchlässigen Fläche;
• 2. einer sich bewegenden Fläche mit Mitteln zum Fördern und Beschleunigen der Suspension, wobei
• 3. die gekrümmte, wasserdurchlässige Fläche und die sich bewegende Fläche zumindest auf einem Teil ihres Umfanges einen Spalt bilden:

dadurch gekennzeichnet, daß

• 1. die gekrümmte, wasserdurchlässige Fläche ein Schlitzbogensieb ist, das zumindest im Anfangsbereich eine derart eng gewählte Schlitzweite aufweist, daß die Suspension in diesem Bereich mit hoher Selektivität entwässert wird.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Schlitzbogensieb zumindest im Anfangsbereich eine Schlitzweite < 100 µm aufweist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Schlitzbogensieb in Bereiche unterschiedlicher Schlitzweite geteilt ist und zumindest im Auslaufbereich eine Schlitzweite < 100 µm aufweist.

15. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der von der gekrümmten, wasserdurchlässigen Fläche und der von der sich bewegenden Fläche gebildete Spalt in Umlaufrichtung der Walze gesehen zuläuft.

16. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Bogensieb zumindest im Umfangsbereich hoher Stoffdichten profilierte Stäbe aufweist.

17. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die sich bewegende Fläche die Oberfläche einer rotierenden Walze ist.

18. Vorrichtung gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche rauh ist.

19. Vorrichtung gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche siebbespannt ist.

20. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die sich bewegende Fläche mit Vertiefungen, insbesondere Taschen, versehen ist.