DE2018510C3 - Vorrichtung zur Fraktionierung von Faserstoffsuspensionen durch Aufspritzen der Suspension auf die konische Fläche eines gewölbten Siebes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Fraktionierung von Faserstoffsuspensionen durch Aufspritzen der Suspension auf die konkave Fläche eines gewölbten Siebes mit wenigstens einer unter einem Winkel zur tangentialen Ebene an die Siebfläche im Aufspritzgebiet gegen die konkave Fläche des Siebes gerichteten Spritzdüse, wobei ein Fcinsloffausiaß an einen die konkave Fläche des Siebes umgebenden Raum und ein Grobstoff-Auslaß an einen an die konkave Fläche des Siebes anschließenden Raum angeschlossen ist.

Derartige Vorrichtungen sind beispielsweise durch die deutschen Pateritschriften 144408 oder 825266 bekannt. Ihnen ist gemeinsam, daß die Sieböffnungen des jeweils verwendeten Siebes recht genau auf die Trenngröße der jeweils zu erreichenden Trennung der Suspension abzustimmen war. Die Fraktionierungswirkung der bekannten Vorrichtungen hängt somit in relativ engen Grenzen von der Größe der Sieböffnungen des jeweils verwendeten Siebes ab. Ihr Einsatzgebiet ist daher relativ beschränkt. Feint.-re Siebe zu verwenden, bringt weiterhin den Nachteil mit sich, daß diese teurer sind.

Demgegenüber liegt der Anmeldung die Aufgabe zugrunde, von dem bisher gebräuchlichen Prinzip abzuweichen, die Unterschiede zwischen Grobstoff und Feinstoff durch die Größe der Sieböffnungen festzulegen.

Zur Lösung dieser Aufgabe gibt es ausgehend von der eingangs genannten Vorrichtung jeweils drei Möglichkeiten, die in den kennzeichnenden Teilen der Patentansprüche 1-3 jeweils angegeben sind. Allen drei Lösungsmöglichkeiten ist es gemeinsam, daß die lichte Weite jedes Loches im Sieb größer ist, als es der Größe von etwa kugelförmigen Teilchen bzw. der Dicke länglicher Teilchen in der Grobstofffraktion entspricht. Ein in einer solchen Vorrichtung eingesetztes Sieb ist daher relativ preisgünstig und hat dennoch einen guten Auflösungsgrad bei relativ großer Unabhängigkeit von der jeweils verwendeten Weite jedes Loches im Sieb.

Zusätzlich muß jeweils eine weitere Maßnahme hinzutreten, die im letzten kennzeichnenden Merkmal des jeweiligen Patentanspruchs aufgeführt ist. Patentanspruch 1 ist daher weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Aufspritzgebietes das Sieb undurchbrochen bzw. abgedeckt ist. Dadurch wird erreicht, daß die in dem Aufspritzgebiet auftreffende Suspension, die also einen relativ großen Winkel mit der Tangentialebene im Aufspritzgebict einschließt, dort nicht durch das Sieb hindurch geleitet werden kann. Die Trennwirkung tritt vielmehr erst später ein, wenn die Strömungsrichtung der Suspension in etwa

mit der jeweiligen Tangente an der Siebfläche zusammenfällt, d. h. also die dort vorbeigeschwemmten Teilchen gar keinen oder einen sehr geringen Winkel mit der Siebfläche einschließen. Es wird angenommen, daß Phänomene der Oberflächenspannung zwisehen Suspensionsteilchen und dem Sieb diese unerwartete Wirkung hervorrufen oder zumindest beeinflussen.

Demselben Zweck dienen die Merkmale b) nach Patentanspruch 2, wonach im Bereich des Aufspritzgebietes die lichte Weite der Sieböffnungen kleiner ist als die lichte Weite der Sieböffnungen im übrigen Sieb.

Nach Patentanspruch 3 ist als zweites kennzeichnendes Merkmal vorgesehen, daß im Bereich des Aufspritzgebietes eine Einrichtung vorgesehen ist, welche die dort durchgehende Suspension in den Grobstoff-Auslaß leitet. Diese durchgehende Suspension wird also wieder mit dem Teil der Suspension vereinigt, welcher sich in Strömungsrichtung der Suspension auf der Innenseite des Siebes befindet.

Alien drei erwähnten Merkmalen b) der Patentansprüche 1-3 ist somit gemeinsam, daß auf geeignete Weise dafür gesorgt wird, daß die Suspension im Aufspritzgebiet nicht mit der Feinstoff-Suspension vereinigt wird.

Die Unteransprüche 3—8 kennzeichnen bevorzugte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung. Durch die Maßnahmen nach Anspruch 4 kann die Trennungswirkung eingestellt werden. Dies dient auch einer verbesserten Anpassung an verschiedene zu trennende Suspensionen.

Durch die Maßnahmen nach Anspruch 5 wird ein konstruktiv besonders einfacher Aufbau erreicht, bei dem ein und dasselbe Sieb mit mehreren Aufspritzgebieten versehen sein kann.

Die Maßnahmen nach Patentanspruch 6 unterstützen die Trennwirkung durch Schwerkraft.

Durch die Maßnahmen nach Patentanspruch 7 wird die zur Verfügung stehende Siebfläche besser ausgenutzt. Patentanspruch 8 gibt Merkmale an, mit denen erreicht wird, daß dabei keine nachteilige Beeinflussung der Aufspritzgebiete auftritt.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in einer Draufsicht schematisch die wesentlichen Bauelemente einer Vorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Ansicht eines abgewickelten Teils der Innenfläche eines zylindrischen Siebes mit Aufspritzmustern auf der Siebflachc.

Bei der Konstruktion eines zylindrischen Siebes zur kontinuierlichen Fraktionierung von Holzzellstoff in eine Feinfraktion und eine Grobfraktion wählt man die Größe der gleichmäßig und dicht über die Siebfläehe verteilten Sieböffnungen so, daß die lichte Weife jedes Loches größer ist, als es in dem gewünschten Grobstoff der Größe (bei großen Variationen: der durchschnittlichen Größe) der gedrungenen Teilchen bzw. der Dicke der länglichen Teilchen entspricht. Genaue Werte für derartige Abmessungsgrenzen im Verhältnis zu den Lochdurchmessern können nicht angegeben werden, aber man kann davon ausgehen, daß der Durchmesser kreisförmiger Löcher bedeutend größer sein kann als der Durchmesser kugelförmiger bzw. die Querschnittfläche länglicher Teilchen in dem gewünschten Grobstoff. Natürlich müssen in iedem einzelnen Fall ur.i:. im Hinblick auf die Zusammensetzung des zu fraktionierenden Zellstoffes sowie die Anforderungen, die an die Zusammensetzung des Feinstoffes gestellt werden, Versuche ausgeführt wet den zur bestmöglichen Zusammenordnung der Lochgröße, des Aufspritzdruckes, der Aufspritzmenge und der Konzentration der Suspension:

Gegen die Innenwand des zylindrischen Siebes 1 wird in der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform eine Fasersuspension mit niedriger Konzentration von etwa 2-0,2% aus zwei einander diametral entgegengestellten, von einem zentralen Zufuhrrohr 3 ausgehenden Düsen 2 aufgespritzt. Es ist klar, daß abhängig von der Umfangslänge des Zylinders und dessen Höhe mehr als zwei Düsen auf jeder Ebene angebracht sein können und daß mehrere Sätze von Düsen auf verschiedenen Ebenen vorkommen können. Durch die schräge Aufspritzung der Suspension kann man zwei verschiedene Strömungsmuster der Flüssigkeit unterscheiden, wobei innerhalb eine Winkelzone a die Flüssigkeit eine durch die Aufspritzung hervorgerufene, schräg gegen die Siebfläche erlaufende Strömungsrichtung hat, während in der in ß:r Strömungsrichtung an die Winkelzone α anschließenden Zone die Strömungsrichtung auf der Siebfläche ausschließlich durch die Wölbung des Siebes bestimmt wird.

Bei riner senkrechten Aufstellung des Siebes, die keine technische Vorbedingung, aber im Hinblick auf den Platzbedarf und die Abflußbedingungen ein technologischer Vorteil ist, wird die Suspension über die Siebfläche im wesentlichen in der iif Fig. 2 veranschaulichten Weise verteilt, was bedeutet, daß der Strahl von der Düse auf einer kurzen Strecke sich bis auf eine größte, durch die Schwerkraft nach unten vergrößerte Breite ausbreitet. Mit abnehmender Strömungsgeschwindigkeit vermindert sich die Ausdehnung der von dem Strom berührten Fläche quer zur Strömungsrichtung, und der Abfluß entlang der inneren Siebfläche erfolgt in der abschließenden Phase praktisch gerade nach unten zu einem unten on das Sieb angeschlossenen Grobstoffauslaß.

Abhängig von dem gewünschten Fraktionierungsgraü kann es zureichend sein, die Erstreckung der Winkelzone α durch beispielsweise vertikale Aufstellung des Siebes zu vermindern, wobei eine derartige Stellung eine Verbreiterung der Aufspritzzone durch schwerkraftbedingte Verbreitung der Flüssigkeit nach unten mitführt, oder durch solche Betriebsmaßnahmen, wie die Wahl des Aufspritzdruckes und der Aufspritzmenge.

Bei strengeren Anforderungen an die Fraktionierung können dagegen besondere Maßnahmen berechtig! sein, um den auf der Winkelzone α durch die Löcher hindurchgehenden Teil der Feinfraktion zu beseitigen oder von dem eigentlichen Feinstoff abzuscheiden. Gemäß der in Fig. 1 gezeigten Ausfiihrungsform ist die Außenfläche des Siebes arf den Zonen α abgeschirmt durch je einen Ableitkasten 4, der den Teil des Durchflusses entgegennimmt, der gemäß dem beobachteten Fraktionierungsmustcr einen verhältnismäßig großen Anteil Teilchen enthält, die rechtmäßigirweise zum Grobstoff gehören. Somit können diese Kästen 4 am unteren Ende an eine Leitung angeschlossen sein, die in Verbindung mit dem Grobstoffauslaß steht. Im Hinblick auf veränderliche Arbeitsbedingungen und Ungleichheiten in dem behandelten Stoff kann die relative Lage zwischen den Kästen 4 und den Düsen 2 dadurch einstellbar sein, daß entweder die Kästen cntlane der Siebfläche ver-

schiebbar sind oder die Dusenvorrichtung in dem Sieb drehbar ist.

In Fig. 2 wird eine weitere Losung des Problems angedeutet, die in der unmittelbaren Nahe der Aufspritzstelie auftretende Durchgangsfraktion zu beseitigen. In diesem Fall ist das Sieb auf dieser Zone 5 ohne Durchbrechungen ausgeführt, so daß ein Durchgang von Feinstoff durch das Sieb erst in einem Bereich beginnt, wo sich die Strömung ganz an die Siebfläche anschließt und irgendwelche schräg auf die Siehfläche hin gerichteten Strömungskomponenten nicht mehr vorkommen. Die Lage der nicht durchbrochenen Siehfläche im Verhältnis zur Aufspritzstelk kann in diesem Fall einstellbar sein durch Drehen ties Siebes im Verhältnis zu den stillstehenden Düsen 2 oiler durch Drehung der Duseneinheil innerhalb des. Siebes.

Unter anderen, nicht veranschaulichten Möglieh-

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fläche.

Da es für die bestmögliche Fraktionierung von großer Bedeutung zu sein scheint, daß die Strömungsrichtung der Suspension über die Siebfläche aus-• schließlich durch die Wölbung der Siebfliiche bestimmt wird, scheint es bedeutungsvoll zu sein, eine mögliche gegenseitige Einwirkung zwischen den Spritzstrahlen von auf verschiedenen Ebenen angeordneten Düsen zu verhindern. In Fig. 2 wird schematisch ein wünschenswertes Lagenverhältnis zwischen den Spritzstrahlen von zwei übereinander . angeordneten Düsen 2 veranschaulicht, die sich erst in dem Gebiet mischen, wo die Strömung im wesentlichen nach unten gerichtet ist und wo somit ■ ein nennenswerter Durchgang durch die Sieblöcher unter der Einwirkung der Fliehkraft nicht vorkommt.

Schließlich kann hervorgehoben werden, daß aus

kann man erwähnen, eine Verminderung der lichten Lochweite innerhalb der Aufspritzzone oder die Verwendung einer auf der Innenseite des Siebes angebrachten, gegebenenfalls verschiebbaren Abschirm-

Druck und die Geschwindigkeit des Spritzstrahles zu gewählt werden müssen, daß gegenseitige Überlagerung zwischen ilen Strahlen von auf der gleichen Ebene angeordneten Düsen nicht vorkommt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Fraktionierung von Faserstoffsuspensionen durch Aufspritzen der Suspension auf die konkave Fläche eines gewölbten Siebes mit wenigstens einer unter einem Winkel zur tangentialen Ebene an die Siebfläche im Aufspritzgebiet gegen die konkave Fläche des Siebes gerichteten Spritzdüse, wobei ein Feinstoffauslaß an einen die konkave Fläche des Siebes umgebenden Raum und ein Grobstoff-Auslaß an einen an die konkave Fläche des Siebes anschließenden Raum angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die lichte Weite jedes Loches im Sieb (1) größer ist, als es der Größe von etwa kugelförmigen Teilchen bzw. der Dicke länglicher Teilchen in der Grobstofffraktion entspricht und

b) im Bereich des Aufspritzgebietes (α) das Sieb (1) UBÜurchbrochen bzw. abgedeckt ist.

2. Vorrichtung zur Fraktionierung von Faserstoffsuspensionen durch Aufspritzen der Suspension auf die konkave Fläche eines gewölbten Siebes mit wenigstens einer unter einem Winkel zur tangentialen Ebene an die Siebfläche im Aufspritzgebiet gegen die konkave Fläche des Siebes gerichteten Spritzdüse, wobei ein Feinstoffauslaß an einen die konkave Fläche des Siebes umgebenden Raum und ein Grobstoff-Auslaß an einen an die konkave Fläche des Siebes anschließenden Raum angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die lichCe Weite jedes Loches im Sieb (1) größer ist, als es der Große· von erwa kugelförmigen Teilchen bzw. der Dice länglicher Teilchen in der Grobstofffraktion entspricht und

b) im Bereich des Aufspritzgebietes (a) die lichte Weite der Sieböffnungen kleiner ist als die lichte Weite der Sieböffnungen im übrigen Sieb.

3. Vorrichtung zur Fraktionierung von Faserstoffsuspensionen durch Aufspritzen der Suspension auf die konkave Fläche eines gewölbten Siebes mit wenigstens einer unter einem Winkel zur tangentialen Ebene an die Siebfläche im Aufspritzgebiet gegen die konkave Fläche des Siebes gerichteten Spritzdüse, wobei ein Feinstoffauslaß an einen die konkave Fläche des Siebes anschließenden Raum angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die lichte Weite jedes Loches im Sieb (1) größer ist, als es der Größe von etwa kugelförmigen Teilchen bzw. der Dicke länglicher Teilchen in der Grobstofffraktion entspricht und

b) im Bereich des Aufspritzgebietes (a) eine Einrichtung (4) vorgesehen ist, welche die dort durchgehende Suspension in den Grobstoff-Auslaß leitet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage der Ableiteinrichtung (4) im Verhältnis zu dem Äufspritzgcbict («) einstellbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das Sieb (1) zylindrisch ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Siebfläche im

wesentlichen lotrecht gerichtet ist,

7, Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Düsen (2) nebeneinander quer zur Aufspritzrichtung angebracht sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Düsen (2) in solchem Abstand voneinander liegen, daß die Aufspritzgebiete (α) im wesentlichen voneinander getrennt sind.