DE19916038A1 - Verfahren zum Nasssieben von Faserstoffsuspensionen in Drucksortierern und Drucksortierersieb - Google Patents

Abstract

Das Verfahren ist für das Sortieren oder Fraktionieren von Faserstoffsuspensionen bestimmt. Ein geeignetes Drucksortierersieb weist eine Vielzahl von parallel ausgerichteten Sortierschlitzen (3) auf. Zwischen den Sortierschlitzen (3) liegen Stirnflächen (4) mit jeweils einem vorderen Abschluß (7) und einem hinteren Abschluß (8). Der hintere Abschluß (8) ist mit einem Vorsprung (6) versehen, der den Sortierschlitz (3) und die benachbarte Stirnfläche (4) teilweise abdeckt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und auf ein Drucksortierersieb gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 4.

Eine wichtige Anwendung derartiger Verfahren und Vorrichtungen ist das Sortieren von Faserstoffsuspensionen. Dabei sollen die in der Suspension enthaltenen Fasern durch das Sieb hindurchtreten, während die nicht gewünschten festen Bestandteile an dem Spalt abgewiesen und aus dem Sieb wieder herausgeleitet werden. Dadurch, daß die Öffnungen eine im wesentlichen längliche Form haben, also Schlitze oder Spalten sind, werden faserige Teilchen leichter durchgelassen als die kubischen, auch wenn beide Arten in ähnlicher Größenordnung vorliegen sollten. Mit einer derartigen Sortiertechnologie ist daher ein sehr guter Ausscheidungseffekt von nicht faserigen Störstoffen aus Faserstoffsuspensionen möglich. Voraussetzung ist allerdings eine hohe Präzision der Schlitzform auf der ganzen Siebfläche. Ein anderer wichtiger Einsatz ist die Trennung von unterschiedlichen Fasern, insbesondere die Fraktionierung auf Grund der Faserlänge.

Aus der Offenlegungsschrift DE 33 27 422 A1 sind Siebe oder Siebkörbe bekannt, bei denen die Sortierschlitze durch im wesentlichen parallele, gleichartige Profile, die mit quer laufenden Halterippen verbunden sind, gebildet werden. Dabei sind die Profile so ausgestaltet und angeordnet, daß die im Betrieb der Siebvorrichtung angeströmten Flächen der Profile eine schräge Kontur und dahinter eine Abrißkante aufweisen. Dadurch wird an der vorbeistreichenden Suspensionsströmung eine Ablenkung bewirkt, welche die Suspensionsströmung von dem Sortierschlitz ableitet, so daß sich Wirbel ausbilden, welche die Freihaltung der Sortierschlitze begünstigen.

In fast allen Fällen wird auf einer Seite des Siebes ein dicht daran vorbeibewegter Räumer eingesetzt, der in hoher Frequenz Druck- und/oder Saugstöße erzeugt. Daher wechselt in der Sortieröffnung ständig die Strömungsrichtung, wobei die kurzzeitigen Druck- und/oder Saugstöße die Freihaltung der Sortieröffnung gewährleisten, indem sie Faseransammlungen oder Partikel, die nicht hindurch gelangen können, entgegen der normalen Durchströmungsrichtung wieder zurückfördern. Druck- und Saugstöße können auch direkt in die Suspension eingebracht werden, z. B. über Membranen.

Die genannten Vorrichtungen haben sich in vielen Anwendungen bewährt. Es ist aber dennoch nicht immer möglich, die Sortierschlitze zuverlässig frei zu halten und gleichzeitig die gewünschte hohe Durchlaufmenge durch die Siebschlitze zu führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bzw. eine Siebvorrichtung der angegebenen Art zu schaffen, mit der eine bessere Siebfreihaltung gelingt bei gleichzeitig gutem Reinigungseffekt und hohem Siebdurchsatz.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 4 genannten Maßnahmen erfüllt.

Durch die in diesen Ansprüchen beschriebenen Maßnahmen wird die sich im Einlaufbereich der Sieböffnungen befindende Strömung vorteilhaft ausgebildet. Es ist nämlich erstmals möglich, die sich im Einlaufbereich ausbildenden Mikrowirbel derart zu verändern, daß sie beim Wechsel der Durchströmungsrichtung im Sieb auch ihre Drehrichtung umkehren. Durch diese Umkehrung werden z. B. die Fasern, die eventuell an der Sieboberfläche anhaften, von einer anderen Seite angeströmt, was ihre Ablösung von der Sieboberfläche fördert. Das gleiche gilt auch für abzuscheidende Störstoffe, insbesondere wenn sie zum Kleben neigen (Stickies). Besonders geeignet für das Verfahren sind schlitzförmige Sieböffnungen. Es sind aber auch andere Formen, z. B. Rundbohrungen mit Umlenkungselementen, die eine Wirbelumkehrung bewirken können, denkbar.

Der zur Ausgestaltung, z. B. an den Profilstäben erforderliche Mehraufwand läßt sich in engen Grenzen halten. Wie bereits erwähnt und an sich auch bekannt, besteht die Möglichkeit, derartige Vorrichtungen dadurch herzustellen, daß Profilstäbe nebeneinander angeordnet durch Befestigungselemente, z. B. Ringe fixiert werden. In der Regel genügt dann zur Ausführung der Erfindung die Auswahl eines anderen Profiles. Dabei muß zwar eventuell von Normprofilen abgegangen werden, bei der großen Anzahl der herzustellenden Siebe kann das aber in Kauf genommen werden. Die neuen Profile können ohne Änderung zumeist für Siebe unterschiedlichster Größe eingesetzt werden. Verwendet man als Rohstück für die Stäbe gezogene Profile, etwa aus Stahl oder einer Stahllegierung, so sind auch spezielle Querschnittsformen wirtschaftlich und präzise herstellbar.

Natürlich kann auch durch nachträgliche Bearbeitung der Oberfläche an den bereits hergestellten Sieben das zur Erfindung erforderliche Profil erzeugt werden.

Zylindrische Siebe der hier betrachteten Art werden entweder zentrifugal oder zentripetal durchströmt. Die an sich geläufigen Begriffe bedeuten zentrifugal = radial von innen nach außen durchströmt, zentripetal = radial von außen nach innen. Nicht immer wird dadurch auch die Position der Siebräumer bestimmt. Es gibt bekanntlich Siebräumung auf der Gutstoffseite und Siebräumung auf der Zulaufseite. Die Erfindung wird mit Vorteil angewendet, wenn ein Räumer auf der Zulaufseite ist.

Die Erfindung wird erläutert anhand von Zeichnungen; dabei zeigen:

Fig. 1 Strömungsverhältnisse am Einlauf des Drucksortierersiebes gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 2 Strömungsverhältnisse bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 3 Teil eines erfindungsgemäßen Drucksortierersiebes im Schnitt;

Fig. 4 einen zylindrischen Siebkorb;

Fig. 5 Variante, perspektivisch gezeichnet;

Fig. 6 eine weitere Variante im Schnitt;

Fig. 7 eine Variante mit runden Sieböffnungen.

Die Fig. 1 zeigt den Stand der Technik an Hand einer schematischen Skizze. Das Sieb weist Sortierschlitze 3' auf, die zwischen parallel angeordneten Siebstäben 2' gebildet werden. Dabei sind die Strömungslinien in zwei verschiedenen Strömungssituationen durch Freihandpfeile dargestellt. Der rechts gezeichnete Sortierschlitz wird von der Suspension von der Einlaufseite der Sieböffnung zur Auslaufseite in der Schützdurchströmungsrichtung S durchströmt. Bei dieser Strömungsrichtung erfüllt das Sieb den eigentlichen Zweck, nämlich einen Teil der Suspension, welche fein genug ist, die Sortierschlitze 3' passieren zu können, in den Durchlauf A zu fördern, während ein anderer Teil als Überlauf zurückgehalten wird. Dabei bilden sich auf Grund der Anströmungsrichtung und der Profilform der Siebstäbe rechtsdrehende Wirbel aus. Bei dieser Form der Strömung ist es nicht zu vermeiden, daß ein Staupunkt 13 zwischen dem Wirbel und der weiteren Abströmung entsteht. Dieser ist symbolisch durch eine kleine Ablagerung gekennzeichnet. Die Durchströmung der Sieböffnung erfolgt zunächst auf Grund des ständig anliegenden Überdruckes. Bekanntlich werden außerdem durch die Bewegung eines Räumers 12 Saugimpulse erzeugt. Die Verhältnisse beim Saugimpuls sind an dem links gezeichneten Sortierschlitz zu erkennen. Die Strömung im Sortierschlitz selbst ist kurzzeitig nach oben gerichtet, also gegen die eigentliche Produktionsströmung. Durch den Saugimpuls wird der rechtsdrehende Wirbel aufrechterhalten.

Anders sind die Verhältnisse bei dem in Fig. 2 gezeigten Beispiel, welches erfindungsgemäß geänderte Sortierstäbe 2 aufweist, die z. B. die in Anspruch 4 gezeigten Bedingungen erfüllen. Es ist erkennbar, daß an dem links gezeigten Sortierschlitz Maßnahmen gefunden und angewendet wurden, mit denen sich der rechtsdrehende in einen linksdrehenden Wirbel umwandeln läßt. Dadurch wird die Gefahr, daß sich Ablagerungen im Einlaufbereich bilden, wesentlich verringert, also die Räumwirkung entscheidend verbessert.

In Fällen, bei denen sich der Räumer auf der Durchlaufseite des Siebes befindet (hier nicht gezeichnet) führt statt eines Saugimpulses ein Druckimpuls zur Umkehrung der Strömungsrichtung in der Sieböffnung. Auch hier ist die Erfindung anwendbar.

Als Beispiel für ein erfindungsgemäßes Drucksortierersieb zeigt die Fig. 3 den Teil eines solchen Siebes etwas detaillierter im Schnitt. Dabei handelt es sich hier wieder um ein Stabsieb, bei dem die Sortierschlitze 3 zwischen Stäben 2 gebildet werden, die in ein Verstärkungselement 1 eingesetzt sind. Das Profil der Stäbe ist vereinfacht gezeichnet, z. B. ohne die üblichen Abrundungen. Bei Betrieb der Vorrichtung strömt der akzeptierte Teil der Suspension als Siebdurchlauf durch den Sortierschlitz 3 in der Schlitzdurchströmungsrichtung S, in dem hier gezeigten Beispiel von oben nach unten. Die Siebflächen 5 bzw. 5' sind die fiktiven Verbindungsflächen der Stäbe 2 auf der Zulauf- bzw. Ablaufseite des Siebes. Die Stäbe 2 haben auf der Zulaufseite Stirnflächen 4 und auf der Ablaufseite Stirnflächen 4'. Die Stirnflächen 4 der Zulaufseite werden mit einem vorderen Abschluß 7 und einem hinteren Abschluß 8 begrenzt. Nach dem Passieren der zulaufseitigen Stirnfläche 4 in Anströmrichtung R, also an ihrem hinteren Abschluß 8, bildet die Suspension einen Wirbel mit einer Achse, die etwa in Längsrichtung der Sortierschlitze 3 liegt. Dadurch wird die Räumungswirkung im Betrieb des Drucksortierers verbessert.

Erfindungsgemäß sind die Stirnflächen 4 an ihrem hinteren Abschluß 8 mit Vorsprüngen 6 versehen. Diese sind so ausgebildet, daß sie nicht nur den Sortierschlitz 3 abdecken, sondern auch den vorderen Abschluß 7 des dem Sortierschlitz 3 folgenden Stabes 2. In Fällen, in denen das Sieb nicht durch Stäbe aufgebaut ist, sondern z. B. durch Schlitzen eines vorher geschlossenen Sieb-Rohlings, können die Vorsprünge 6 z. B. durch nachträgliches plastisches Verformen so ausgebildet werden, daß sie ebenfalls den Sortierschlitz 3 und den benachbarten Bereich des Siebkörpers abdecken. Der Vorsprung 6 weist eine dem vorderen Abschluß 7 des benachbarten Stabes zugewandte Unterseite 9 auf. Dabei stehen diese Unterseite 9 und der vordere Abschluß 7 der Stirnfläche 4 in einem Winkel α zueinander, welcher zwischen 0 und 45° liegt, vorzugsweise ca. 15° beträgt. Durch diese angegebenen geometrischen Verhältnisse kann die bereits beschriebene Drehrichtungsumkehrung an den sich bei Betrieb des Drucksortierers ausbildenden Mikrowirbeln einstellen. Durch die Wahl des Winkels α wird auch gewährleistet, daß sich der Strömungsquerschnitt, in Durchströmrichtung des Sortierschlitzes 3 gesehen, erweitert oder zumindest nicht verengt. Die für die Siebcharakteristik entscheidende Schlitzweite w bildet sich, wie am zweiten und dritten Siebstab dargestellt, zwischen Unterseite 9 des Vorsprungs 6 und Stirnfläche 4 des benachbarten Stabes aus. Die Stirnflächen 4 sind hier in Anströmrichtung R ansteigend geneigt, wodurch die anströmende Suspension gegen die Schlitzdurchströmungsrichtung S abgelenkt wird. Infolge dieser Schrägstellung ergibt sich am hinteren Abschluß 8 eines stromaufwärtigen Stabes eine senkrecht zur Siebebene 5 gemessene Differenz h zur Stirnfläche 4 des benachbarten Stabes. Das durch diese Differenz h gebildete Volumen fördert die erwünschten Mikrowirbel.

In der Regel verlaufen die Vorsprünge 6 gleichmäßig über die ganze Länge der Stäbe, so daß also überall gleiche Strömungsbedingungen herrschen. Es ist aber auch denkbar, statt eines durchgehenden Vorsprunges eine Vielzahl kleiner Vorsprünge anzubringen, z. B. um vorteilhafte Querwirbel zu erzeugen. Eine weitere Möglichkeit liegt darin, den Überstand der Vorsprünge unterschiedlich zu machen. Da im Betrieb des Drucksortierers längs der Stäbe unterschiedliche Feststoff- insbesondere Störstoffkonzentrationen auftreten, bietet eine Änderung der Form oder Größe der Vorsprünge eine zusätzliche Optimierungsmöglichkeit.

Das erfindungsgemäße Drucksortierersieb kann gemäß Fig. 4 als zylindrischer Siebkorb ausgeführt sein, der durch mehrere ringförmige Verstärkungselemente 1 zusammengehalten wird. Die Darstellung zeigt nur einen Teil der vorhandenen Stäbe 2 und ohne daß die Vorsprünge erkennbar sind.

In der Fig. 5 ist der Teil eines erfindungsgemäßen Drucksortierersiebes perspektivisch dargestellt. Man erkennt wiederum eines der Verstärkungselemente 1, in das die Stäbe 2' eingesetzt sind. Dabei weist das Profil der Stäbe auf der in die Verstärkungselemente 1 eingesetzten Seite Verdickungen auf. Diese spezielle Form hängt mit der Herstellung zusammen. Dabei sind die Vertiefungen 10 in den Verstärkungselementen 1 beim Einlegen der Stäbe 2' so weit geöffnet, daß die Stäbe leicht eingefügt werden können. Durch eine anschließende plastische Verformung der Verstärkungselemente 1 werden die Vertiefungen verengt und die Stäbe eingeklemmt. Das fertige Sieb ist dann mit einwandfrei fixierten Stäben ausgestattet.

Die Stäbe 2" gemäß Fig. 6 sind an der Unterseite 9 der Vorsprünge 6 mit Distanznasen 11 versehen. Dadurch ist die Spaltweite besonders präzise einzuhalten. In Längserstreckung der Stäbe 2" gesehen können die Distanznasen weit auseinanderstehen, z. B. ca. 200 mm. In Fällen, in denen aus siebtechnologischen Gründen relativ kurze Schlitze, z. B. 0,5 bis 2 mm, gewünscht werden, bietet sich diese Lösung mit entsprechend vielen Distanznasen an.

Fig. 7 zeigt eine Ausführungsform, bei der das Drucksortierersieb 14 mit runden Sieböffnungen 15 versehen ist. Die Umkehrung der Wirbeldrehrichtung erfolgt durch die Vorsprünge 6'.

Claims (20)

1. Verfahren zum Nasssieben von Faserstoffsuspensionen in einem Drucksortierer,

• - bei dem diese zu einem mit Sieböffnungen versehenen Sieb geführt wird, durch dessen Sieböffnungen ein Teil der Faserstoffsuspension als Durchlauf (A) hindurchtritt, wobei der andere Teil als Überlauf abgewiesen wird,
• - wobei mit Hilfe von relativ zum Sieb bewegten Räumern Druck- oder Saugstöße an den Sieböffnungen derart erzeugt werden, daß darin jeweils eine Umkehrung der Strömungsrichtung erfolgt,
• - wobei an der Einströmseite in das Sieb Wirbel erzeugt werden,

dadurch gekennzeichnet, daß die Einströmseite des Siebes so gestaltet ist, daß die Drehrichtung der dort erzeugten Wirbel bei der Umkehrung der Strömungsrichtung ebenfalls umgekehrt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sieböffnungen als Sortierschlitze (3) ausgebildet sind und daß die Achse der erzeugten Wirbel etwa parallel zu den Sortierschlitzen (3) verläuft.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umkehrung der Wirbeldrehrichtung auf der dem Räumer (14) zugewandten Seite erfolgt.

4. Drucksortierersieb zum Nasssieben von Faserstoffsuspensionen mit einer Vielzahl von im wesentlichen parallel ausgerichteten Sortierschlitzen (3), durch die der beim Nasssieben akzeptierte Teil der Faserstoffsuspension hindurchtritt, welches zwischen den Sortierschlitzen (3) Stirnflächen (4, 4') aufweist mit jeweils einem vorderen Abschluß (7) und einem hinteren Abschluß (8), dadurch gekennzeichnet,
daß die Stirnflächen (4, 4') am hinteren Abschluß (8) mit Vorsprüngen (6) versehen sind,
welche jeweils einen benachbarten Sortierschlitz (3) und einen Teil des vorderen Abschlusses (7) der diesem Sortierschlitz (3) benachbarten Stirnfläche (4) auf eine Länge (b) von mindestens 0,5 mm abdecken,
wobei dis Stirnfläche (4) am vorderen Abschluß (7) und die diesem zugewandte Unterseite (9) des Vorsprunges (6) in einem Winkel (α) zwischen 0 und 45° zueinanderstehen.

5. Drucksortierersieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (6) an den zulaufseitigen Stirnflächen (4) liegen, an denen bei Betrieb des Drucksortierers die Suspension in den Sortierschlitz einströmt.

6. Drucksortierersieb nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der hintere Abschluß (8) an der Seite der Stirnfläche (4) liegt, die bei Betrieb des Drucksortierers bezüglich der Anströmung (R) der Faserstoffsuspension an das Sieb stromabwärts liegt.

7. Drucksortierersieb nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnflächen (4) gegen die Siebfläche (5) geneigt sind.

8. Drucksortierersieb nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Sortierschlitze (3) zwischen Stäben (2, 2', 2") gebildet weden, die aus Profilen bestehen und in Verstärkungselementen (1) fixiert sind, wobei die Verstärkungselemente (1) Vertiefungen (10) zur Aufnahme der Stäbe (2, 2', 2") aufweisen und mehrere oder alle an dem Sieb vorhandenen Stäbe (2, 2', 2") verbinden.

9. Drucksortierersieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäbe (2, 2', 2") in den Verstärkungselementen (1) durch Spannungen infolge von plastischer Verformung der Verstärkungselemente (1) fixiert sind.

10. Drucksortierersieb nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterseiten (9) der Vorsprünge (6) mehrere über die Längserstreckung der Stäbe (2") verteilte Distanznasen (11) aufweisen, die sich auf die jeweils benachbarten Stirnflächen (4) abstützen.

11. Drucksortierersieb nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungselemente (1) als Ringe ausgebildet sind, so daß das Sieb ein zylindrischer Siebkorb ist.

12. Drucksortierersieb nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß Verstärkungselemente (1) und Stäbe (2, 2', 2") in zueinander parallelen Ebenen angeordnet sind, so daß das Sieb ein Plansieb ist.

13. Drucksortierersieb nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sortierschlitze (3) durch Schlitzen eines geschlossenen Sieb-Rohlings entstanden sind.

14. Drucksortierersieb nach einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Siebweite (w) zwischen 0,08 und 2 mm beträgt.

15. Drucksortierersieb nach einem der Ansprüche 4 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die die Sortierschlitze (3) begrenzenden Teile aus Metall bestehen.

16. Drucksortierersieb nach einem der Ansprüche 4 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Vorsprünge (6) im wesentlichen über die ganze Länge der Sortierschlitze (3) erstrecken.

17. Drucksortierersieb nach einem der Ansprüche 4 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (6) in Längsrichtung der Sortierschlitze (3) vielfach unterteilt sind.

18. Drucksortierersieb nach einem der Ansprüche 4 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Form der Vorsprünge (6) längs der Sortierschlitze (3) uneinheitlich ist.

19. Drucksortierersieb nach einem der Ansprüche 4 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitzweite der Sortierschlitze (3) geringer als 0,2 mm ist.

20. Drucksortierersieb nach einem der Ansprüche 4 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Sortierschlitze nicht größer als 10 mm ist.