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Die Erfindung betrifft ein Sieb zur Behandlung eines flüssigen bis pastösen Mediums mit einer Vielzahl von Sieböffnungen sowie einer entgegen der Durchströmrichtung weisenden Zulaufseite und einer in Durchströmrichtung weisenden Ablaufseite, welches zumindest teilweise beschichtet ist.
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Derartige Siebe werden beispielsweise zur Nasssiebung von Faserstoffsuspensionen verwendet, um darin vorhandene Störstoffe zu entfernen. Sie sind in der Regel starr und unterscheiden sich dadurch von flexiblen Endlossieben, die in Siebpressen und Papiermaschinen verwendet werden. Die Charakteristik eines solchen Siebes ergibt sich im Wesentlichen aus Größe, Form und Anzahl der sich darin befindenden Sieböffnungen. Diese werden in der Regel kleiner gehalten als die auszusiebenden Stoffe.
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Verwendet werden solche Siebe dabei mit Vorteil z. B. in Stofflösern, Sekundärstofflösern und Sortierern zur Aufbereitung von Papierfasersuspensionen, wobei sie die Aufgabe haben, Störstoffe zurückzuhalten.
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Für Anwendungsfälle, die sich besonders in der Papier- und Zellstoffindustrie ergeben, sollen derartige Siebe eine Sortiercharakteristik haben, die z. B. durch runde Öffnungen zwischen 0,8 und 30 mm oder schlitzförmige Öffnungen zwischen 0,05 und 1 mm, je nach Grobheit der Stoffe, erreichbar ist.
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Natürlich ist man auch bestrebt, bei derartigen Sieben einen möglichst großen Durchsatz zu ermöglichen, d. h. eine möglichst große Menge von nicht abgewiesenen Stoffen soll die Öffnungen passieren. Das lässt sich dadurch fördern, dass möglichst viele Öffnungen vorhanden sind. Gesamthaft ausgedrückt, bemüht man sich um eine möglichst große freie Siebfläche, bezogen auf die gesamte Oberfläche des Siebelementes.
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Eine weitere Forderung ist eine relativ hohe Festigkeit gegen hydraulischen Druck. Solche Siebelemente werden in einem Produktionsbetrieb eingesetzt, bei dem es auch einmal zu Störungen kommt, was zu unterschiedlicher und beträchtlicher Druckbelastung der Siebelemente führt. Da sich eine Verstopfung nicht immer ausschließen lässt, können durchaus hohe Drücke und bei den entsprechend großen Flächen auch hohe Kräfte auf die Oberfläche solcher Siebelemente wirken. Diese erhöhten Kräfte müssen durch das Sieb aufgenommen werden können, ohne dass eine Beschädigung eintritt.
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Um zu gewährleisten, dass die Siebe möglichst wenig verschleißen und nicht korrodieren, werden diese oft zulauf- oder beidseitig beschichtet, insbesondere mit Chrom, Keramik oder Wolframkarbid.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es daher den Durchsatz bei möglichst hoher Festigkeit des Siebes zu erhöhen.
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Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Begrenzungswand der Sieböffnungen zumindest teilweise von einer Schicht mit verminderter Adhäsion gebildet wird.
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Wegen der dadurch erreichten, geringeren Haftung an der Begrenzungswand kommt es zu einer wesentlich stärkeren Durchströmung der Sieböffnungen. Förderlich ist dabei auch eine Verminderung von Verwirbelungen im Bereich der Begrenzungswand. Da die Beschichtung der Begrenzungswand keinen Belastungen durch mechanische Bauteile o. ä. ausgesetzt ist, ist eine relativ hohe Betriebsdauer der Schicht bzw. des Siebes möglich. Hinzu kommt, dass so der Durchsatz ohne Beeinträchtigung der Festigkeit des Siebes im Gegensatz zur üblichen Vergrößerung der freien Siebfläche gesteigert werden kann. Um diese Vorteile umfassend nutzen zu können, sollte die gesamte Begrenzungswand der Sieböffnungen von einer Schicht mir verminderter Adhäsion gebildet werden. Außerdem kann die Verschleißbeanspruchung dieser Schicht erheblich reduziert werden, wenn sich der Querschnitt der Sieböffnungen in Durchströmrichtung vorzugsweise kontinuierlich vergrößert.
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Vor allem bei der Behandlung von flüssigen bis pastösen Medien hat es sich gezeigt, dass die Rückseite der Siebe oft zu Ablagerungen, Verspinnungen o. ä. neigt, was sich negativ auf dem Durchsatz auswirkt. Daher sollte auch die Ablaufseite von einer Schicht mit verminderter Adhäsion gebildet werden. Bei der Behandlung von Feststoffen ist eine Reaktion mit der Rückseite des Siebes meist wesentlich geringer.
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Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Haftung der Schicht mit verminderter Adhäsion kleiner als 60 mJ/mm2 ist und vorzugsweise zwischen 15 und 30 mJ/mm2 liegt. Für die Realisierung der Schicht mit verminderter Adhäsion eignen sich insbesondere Teflon, Nanopartikel und Kunststoffe. Da die Zulaufseite des Siebes in der Regel einem hohen Verschleiß ausgesetzt ist, sollte die Zulaufseite von einer Schicht aus sehr verschleißfestem Material bestehen. Hierfür eignet sich insbesondere Keramik, Chrom oder Sintermetalle wie Wolframkarbid. Hierbei ist es von Vorteil, wenn die verschleißfeste Schicht der Zulaufseite eine Härte zwischen 800 und 2800 HV (Vickershärte) hat.
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Durch die unterschiedlichen Schichten kann auch auf die unterschiedlichen Anforderungen und Belastungen besser eingegangen werden.
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Insbesondere für dünne Schichten ist es von Vorteil, wenn diese auf einen Grundkörper aufgebracht werden. Dies kann beispielsweise durch das Auftragen einer Schicht in flüssiger oder pastöser Form oder insbesondere bei ebenen Schichten mittels Aufkleben oder Aufschweißen einer Folie erfolgen. Der Grundkörper kann hierbei von einer stabilen Mittelschicht, stabilen Siebstäben o. ä. gebildet werden.
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Vor allem wenn die jeweilige Schicht einer starken Beanspruchung ausgesetzt ist, kann es zur Bildung einer robusten und meist auch relativ dicken Schicht von Vorteil sein, wenn die Schicht der Zu- und/oder Ablaufseite von einer separaten Siebschicht gebildet wird, die flächig mit einem Grundkörper verbunden, beispielsweise verklebt ist.
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In Abhängigkeit von den Anforderungen und den Bedingungen kann das Sieb starr oder flexibel, eben oder uneben, (insbesondere als Zylinder) ausgebildet sein.
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Um die Turbulenzbildung auf der Einlaufseite zu verstärken, kann die einlaufseitige Oberfläche des Siebes profiliert sein. Dies ist über das Aufbringen von Störleisten oder Schweißraupen bspw. mittels Laser oder durch das Erzeugen von Kerben, Nuten o. ä. mittels mechanischer Bearbeitung oder mit Hilfe eines Wasserstrahls relativ einfach möglich.
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Wegen der besonderen Eignung zur Behandlung von flüssigen bis pastösen Medien ist die Anwendung des erfindungsgemäßen Siebes insbesondere zur Behandlung einer zur Herstellung einer Papier-, Karton-, Tissue- oder einer anderen Faserstoffbahn geeigneten Faserstoffsuspension oder bei der Abwasseraufbereitung oder in der Lebensmittelindustrie von Vorteil.
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Nachfolgend soll die Erfindung an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.
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In der beigefügten Zeichnung zeigen die 1 und 2 schematische Teilquerschnitte durch unterschiedlich aufgebaute Siebe.
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Die beschichteten Siebe besitzen dabei eine Vielzahl von möglichst gleichmäßig verteilt angeordneten Sieböffnungen 5 mit der gleichen minimalen Querschnittsfläche zur Gewährleistung gleicher Sortierwirkung.
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Die Querschnittsfläche aller Sieböffnungen 5 wird beispielhaft von einem Kreis oder einem Schlitz gebildet. Siebe, die zur Behandlung von Suspensionen verwendet werden sollen, müssen aus Festigkeitsgründen eine ausreichende Wandstärke haben. Insbesondere bei dem, bei der Faserstoffbehandlung besonders typischen Größenbereich für die Sieböffnungen 5, der z. B. zwischen 0,05 und 30 Millimeter liegt, können besonders günstige Verfahren, wie Stanzen oder Laserschneiden, eingesetzt werden. Das verursacht in der Regel weniger Kosten als sie beim Bohren entstehen. Weitere Verfahren zur Erzeugung der Sieböffnungen 5 sind: Fräsen, Wasserstrahlschneiden, Ätzen, Erodieren, elektrochemisches Bohren, Fliesslochformen oder Räumen. Damit lassen sich leicht auch Sieböffnungen 5 erzeugen, deren Querschnitte nicht rotationssymmetrisch sind: z. B. Langlöcher, Rechtecke, Rauten, Sechsecke oder sonstige Polygone mit abgerundeten Ecken. Des Weiteren werden schlitzförmige Sieböffnungen häufig zwischen parallel verlaufenden Siebstäben gebildet.
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Meist haben alle benachbarten Sieböffnungen 5 den gleichen Abstand zueinander, was eine effektive Ausnutzung der Siebfläche bei hoher Stabilität gewährleistet. Dabei sind die Sieböffnungen 5 oft in parallelen Reihen angeordnet.
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Das hier beispielhaft ebene Sieb wird von der Zulaufseite 7 her in Durchströmrichtung 6 von der Faserstoffsuspension durchströmt. Größere Störstoffe werden dabei zurückgehalten und können auf der Zulaufseite 7 beispielsweise mit einem Räumer entfernt werden. Zur Gewährleistung einer ausreichenden Stabilität liegt die Dicke des Siebes bei derartigen Anwendungen zwischen 3 und 30 mm.
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Da die Zulaufseite 7 einem erhöhten Verschleiß durch das anströmende und turbulente Medium ausgesetzt ist, kann diese, wie in 2 dargestellt, von einer verschleißfesten Schicht 3 aus Chrom oder Wolframkarbid gebildet werden. Dabei liegt die Härte dieser Schicht 3 im Bereich zwischen 800 und 2800 HV (Vickershärte).
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Um insbesondere bei der Behandlung von flüssigen bis pastösen Medien Anhaftungen auf der Ablaufseite 8 des Siebes zu begegnen, wird die Ablaufseite 8 bei beiden Ausführungen von einer Schicht 2 mit verminderter Adhäsion, einer sogenannten Antihaft-Schicht gebildet. Damit kann die Betriebsdauer des Siebes bei konstanten Betriebsparametern wesentlich verlängert werden. Auch der Aufwand zur Reinigung der Siebe kann entfallen oder verringert werden.
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Entsprechend den Anforderungen an das Sieb kann der Aufbau entsprechend variieren.
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Wesentlich ist jedoch, dass die Begrenzungswand der Sieböffnungen 5 von einer Schicht 4 mit verminderter Adhäsion gebildet wird, welche hier mit der Schicht 2 auf der Ablaufseite 8 identisch ist. Dies ermöglicht es, dass beide Schichten 2, 4 gemeinsam aufgebracht werden. Diese Antihaftbeschichtung in den Sieböffnungen 5 bewirkt eine effektivere und dynamischere Durchströmung. Verwirbelungen im Bereich der Begrenzungswand der Sieböffnungen 5 werden vermindert. Im Ergebnis kann so der Durchsatz ohne Beeinträchtigung der Siebfestigkeit erheblich gesteigert werden.
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Das in 1 gezeigte Sieb hat einen stabilen Grundkörper 1 aus verschleißfestem Edelstahl, welcher gleichzeitig die Zulaufseite 7 des Siebes bildet. Im Gegensatz hierzu ist der Grundkörper 1 bei 2 beidseitig, d. h. auf der Zulaufseite 7 mit einem verschleißfestem Material und auf der Ablaufseite 8 mit einem Material mit verminderter Adhäsion beschichtet.
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Der Grundkörper 1 kann, wie dargestellt, von einem stabilen, ebenen und perforiertem Blech oder von parallel angeordneten stabilen Stäben gebildet werden.
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In beiden Fällen können die Antihaft-Schichten 2, 4 durch das Auftragen in flüssiger oder pastöser Form und ein anschließendes Aushärten erzeugt werden.
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Um den Verschleiß der Schicht 4 der Begrenzungswand der Sieböffnungen 5 zu vermindern, vergrößert sich der Querschnitt der Sieböffnungen 5 in 1 in Durchströmrichtung 6 kontinuierlich.
