DE2225005A1 - Wirbelabscheider - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE DIpUn₈-WERNER COHAUSZ. Dipl-Ing.WILHELM FLORACK-DIpUn₈-RUDOLF KNAUF

4 DOsMldorf, Sdiumannttrafi· 97

Karl Arvid Skardal
S-Stockholm 114 45
Artilleriegaten 46 V). Kai 1972

Wirbelabscheider

Die Erfindung betrifft einen Wirbelabscheider für das Abscheiden von Verunreinigungen aus Pasersuspensionen, insbesondere Zellstoff und Papiermaterial mit einer vergleichsweise hohen Konsistenz von etwa y/o oder mehr. Zellstoff oder Papiermaterial hoher Konsistenz erhält man beispielsweise bei der Zerkleinerung von Abfallpapier in Wasser zur Wiederverwendung. Solches Material hoher Konsistenz enthält deshalb eine erhebliche Menge an groben Verunreinigungen wie Papierklammern, Büroklammern, Nägeln, Bündelungseisengband, Schnurstücke, Steine, Kies und Sand sowie Klumpen nicht zerfaserten Papiers, die durch Heftklammern zusammengehalten werden. Diese Verunreinigungen müssen aus dem Material ausgeschieden werden, oder sie verursachen eine Beschädigung und einen Verschleiß nachgeschalteter Apparate für die Verarbeitung des Materials, beispielsweise von Vergütungsapparaten.

Um Verunreinigungen aus Material hoher Konsistenz auszuscheiden, sind bisher Wirbelabscheider im wesentlichen in der gleichen Ausführung wie für Zellstoff geringer Dichte verwendet worden. Diese Wirbelabecheider bestehen iia Prinzip aus einer vertikalen, anach unten konisch zulaufenden Wirbelkammer, der die zu reinigende Pasersuspension als Zulauf oben zugeleitet wird, dera,rt, da3 die Suspension einen nach unten wandernden schrabenförmigen Wirbelstrom in der Kammer bildet, so daß die Fliehkraft die schwereren Verunreinigungen in der Suspension in iiichtung auf die Wand der Wirbelkammer bewegt. Unter dem Einfluß aer Cchwerkraft und des nach unten' gehenden schraubenförmigen V/irbelntroicB sinken die Verunreini^-ungcn an der Vand entlang in Richtung auf dan untere Ende dec Wirbelkammer, wo die die V&?.*unreinigungen enthal-

26 182

^Wu/rri . 209843/0696. " ²'

BAD ORIGINAL

tende Fraktion als Ausschuß aus der Wirbelkammer abgeleitet wird. Sie gereinigte Partie der Fasersuspension vird als Zwischenprodukt auf Grund ihrer geringeren spezifischen Dichte auf den axialen mittleren Teil der Wirbelkammer konzentriert, häufig ale ein innerer, eich nach oben bewegender schraubenförmiger Wirbelstrom, und·sie wird durch ein Eohr in der Form eines Wirbelfindern abgeleitet, das koaxial in die Wirbelkammer am oberen oder unteren Ende derselben vorsteht.

Bas angestrebte Ergebnis des AbecheidungsVorgangs besteht natürlich darin, daß der abgeleitete Ausschuß nur Verunreinigungen und Wasser enthalten soll, aber keine brauchbaren Fasern, während das Zwischenprodukt evollkoaaen frei von Verunreinigungen sein soll und nur brauchbare fasern enthalten «oll. Venn Virbelabecheider der bekannten Art verwendet werden, wie sie vorstehend beschrieben worden sind, um Material hoher Konsistenz zu reinigen, d.h. Zellstoffsuspensionen mit einer relativ hohen Konsistenz von 3$ oder mehr, hat es sioh jedoch ale schwierig erwiesen, dieses angestrebte Ergebnis zu erreichen. Häufig erhält man ein Zwischenprodukt, das immer noch eine erhebliohe Menge an Verunreinigungen enthält. Bas ist insbesondere dann der Fall, wenn man versucht) einen Ausschuß zu erhalten, der keinen nennenswerten Anteil an brauchbaren Fasern enthält. Bie Gründe für diese Schwierigkeiten bei der Verwendung bekannter Virbelabsoheider dürften hauptsächlich darauf zurückzuführen sein, daß die Verweilzeit der Fasersuspension in der Wirbelkammer relativ kurz ist und daß die tangentiale oder periphere Strömungsgeschwindigkeit im Wirbelstrom und damit die Fliehkraft erheblich reduziert wird im unteren Teil der Wirbelkammer. Beshalb werden in einer Fasersuspesnion hoher Konsistenz die Verunreinigungen nicht effektiv in Richtung auf die Wand der Wirbelkammer abgeschieden, vielmehr vird ein erheblicher Teil der Verunreinigungen zusammen mit dem Zwischenprodukt abgeleitet.

Bei diesen bekannten Wirbelabscheidern wird der erforderliche Wirbelstrom im allgemeinen dadurch erzeugt, daß der Zulauf in peripheror oder tangentialer Richtung in das obere Ende der Wirbelkammer eingeleitet wird. Bie erforderliche Energie zur Aufrechterhaltung des Wirbelstroms in der Wirbelkammer wird folglich dem Wirbelstrom ausschließlich am obe-

209849/0898

ren Ende der Wirbeiekammer zugeleitet. Bei hoch-konsistenten Fasersuspensionen jedoch führt das zu einer schnellen Abnahme in der tangentialen Strömungsgeschwindigkeit in dem Wirbelstrom als Folge von Reibungsverlusten in der Fasersuspension selbst und zwischen der Fasersuspension und der Wand der Wirbelkammer. Deshalb wird für hochkonsistente Fasersuspensionen die hohe tangentiale Strömungsgeschwindigkeit im Wirbelstrom am oberen Ende der Wirbelkammer nicht weiter unten in der Virbelakanuaer aufrechterhalten. Insbesondere im unteren Teil der Wirbelkammer, wo die Verunreinigungen abgeleitet werden, kann der Wirbelstrom vollkommen unterbunden sein, so daß überhaußpt keine Abscheidung mehr erreicht wird. TTm die periphere Strömungsgeschwindigkeit und damit die Fliehkräfte in dem Wirbelstrom in einem Wirbelabscheider für Material hoher Konsistenz zu erhöhen, ist mitunter ein von einem Motor angetriebenes Laufrad am oberen Einlaufende der Wirbelkammer vorgesehen worden, mittels dessen die erforderliche tangentiale Strömungsgeschwindigkeit für den Wirbelstrom dem Zulauf verliehen wird, der der Wirbelkammer zugeleitet wird. Trotzdem ist der Wirbelstrom jedoch nicht zufriedenstellend, weil auch in diesem Fall die Energiezufuhr zum Wirbelstrom immer noch auf eine begrenzte Partie der Wirbelkammer konzentriert ist, insbesondere auf deren oberes Ende, während für I'asersuspensionen hoher Konsistenz die periphere Strömungegeschwindigkeit im Wirbelstrom echnell in den unteren Teilen der Wirbelkammer abnimmt. Ferner verheddern sich Verunreinigungen im Zulauf inder Form von Schnuretücken, Bündelungsdrähten oder dergleichen leicht mit dem Laufrad, was Stillstände zur Folge hat.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Wirbelabscheider zu schaffen, insbesondere für die Reinigung von Faser suspensionen mit einer hohen Konsistenz von etwa 3$ und mehr.

Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß ein Wirbelabscheider zur Abscheidung von Verunreinigungen aus einer Fasersuspension vorgesehen, insbesondere einer Fasersuspension mit einer vergleichsweise hohen lonsieteni, wobei der Abscheider gekennzeichnet ist durch eine Wirbelkammer im wesentlichen in der Form eines Toroide, wobei die Wand der Wirbel-

BAD ORIGINAL " *■ "

209849/0896

kammer mit einer ringförmigen, schlitzförmigen Zulauföffnung für die zu behandelnde Fasersuspension versehen ißt, die eich koaxial der Symmetrieachse der Wirbelkammer gegenüber erstreckt, Kittel zum Zuleiten der su behandelnden Fasersuspension in die Wirbelkammer durch die ringförmige Zulauföffnung im wesentlichen über deren gesamte Länge hinweg mit einer Strömungerichtung in jedem Punkt längs der Zulauföffnung, die eine erhebliche Strömungskomponente hat, welche tangential zum Querschnitt der Wirbelkammer an dem Punkt längs der Zulauföffnung gerichtet ist, und eine erste Quertrennwand innerhalb der Wirbelkammer, wobei die Trennwand mit einer im wesentlichen mittig angeordneten Öffnung versehen ist, die einen kleineren Durchmesser als der Querschnitt sdurchmesser der Wirbelkammer hat und die auf einer Seite der Trennwand mit einer Ableitung für die Zwischenproduktfraktion der zu behandelnden Fasersuspension in Verbindung steht, wobei die Wand der Wirbelkammer mit einer Ablauföffnung für die Ausschußfraktion der in Behandlung befindlichen Fasersuspension versehen ist, wobei die Ablauföffnung nahe an der gegenüberliegenden Seite der ersten Trennwand angeordnet ist.

Ba beim erfindungsgemäßen Wirbelabscheider die Wirbelkammer die Form eines Toroids hat, erhält man eine Wirbelkammer erheblicher Länge, in der folglich die durchschnittliche Yerweilzeit für die Fasersuspension lang ist und über deren gesamte Länge hinweg die erforderliche Energie kontinuierlich zugeführt werden kann, um einen kraftvollen Wirbelstrom der Fasersuspension in der Wirbelkammer aufrechtzuerhalten, selbst wenn die Suspension eine hohe Konsistenz hat. Das führt zu einer sehr wirkungsvollen Ausscheidung von eventuellen Verunreinigungen, selbst wenn die Fasersuspension eine hohe Konsistenz hat, so daß das aus den Wirbelabscheider kommende Zwischenprodukt im wesentlichen cjanz frei von eventuellen Verunreinigungen ist und nur brauchbare Fasern erhält.

Die Erfindung ist im nachfolgenden an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen sindt

Fig. 1 ein· Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Wirbelabsoheiders gemäß der ErfLηdungj

209849/0896 ~⁵~

Fig. 2 eine Seitenansicht des Wirbelabscheiders, der in Fig. 1 gezeigt ist, und zwar in Blickrichtung aus der Ebene der Linie H-II in Fig. 11 ■

Fig. 3 ein Schnitt durch den Wirbelabscheider an der Linie IH-III in

Pig- 1;

Fig. 4 ein axialer Schnitt durch den Virbelabscheider an der Linie IV-

IY in Fig. 3? Fig. 5 ein· Teilschnitt durch den Wirbelabscheider an der Linie V-V der

Fi«. 3; .

Fig. 6 ein Schnitt ähnlich dem in Fig. 5 gezeigten Schnitt durch einen Wirbelabscheider in einer abgewandelten Ausführung im Vergleich zu dem Wirbelabscheider, der in Fig. 1 bis .5 gezeigt ist}

Fig. 7 eine schematische und geschnittene Sarstellung einer Vorrichtung zur Ableitung der Ausschuflfraktion, d.h. der ausgeschiedenen Verunreinigungen, aus dem Wirbelabscheider;

Fig. θ eine schematische axiale Schnittdarstellung eines zweiten Aueführungsbeiepiels eines Wirbelabscheiders gemäß der Erfindung}

Fig. 9 eine schematische axiale Schnittdmrehstellung eines weiteren Ausführungsbeispiele eines Wirbelabscheiders gemäß der Erfindung}

Fig. 10 eine soheme/tische axial· Bohnittdarsteilung eines weiteren Aueführungebeispiele eines Wirbelabscheiders gemäß der Erfindung.

Der in Fig. 1 bis 5 gezeigte Wirbelabscheider weist eine im wesentlichen toroidale Wirbelkammer 1 auf, die im dargestellten Ausführungsbeispiel aus zwei verbundenen Kammerhälften 1a und 1b gebildet ist. Vie im einzelnen aus Fig. 4 zu ersehen ist, ist die toroidale Wand dieser Wirbelkammer 1 nicht vollständig geschlossen, vielmehr ist sie mit einen ringförmigen Einlaufsohlitz bzw. einer ringförmigen Einlauföffnung 2 versehen, die sich längs des gesamten Umfange der toroidalen Wirbelkammer erstreckt und durch die die zu behandelnde Fasersuspension der Wirbelkammer zugeleitet wird. Dieser Zulauf wird durch ein Zulaufrohr 3 zugeleitet, das sich kaoaxial ar inneren mittleren Öffnung der Wirbelkammer 1 erstreckt, so daß der Rand 3a seines offenen Endes den radial innenliegenden Sand der ringförmigen Zulauföffnung 2 zur Wirbelkammer 1 bildet. Wie in Fig. 1 und 2 gezeigt ist, 1st der Wirbelabscheider nit dea Zulaufrohr 3 oben auf einer HohrRaule 4 angeordnet, die eine Trafkon-

- 6 209849/0886

struktion für den Wirbelabscheider bildet und deren oberer Teil eine direkte Verlängerung des Zulaufrohrs 3 bildet, wobei dieser die Einleitung durch eine Rohrverbindung 5 zugeleitet wird.

Wie aus Fig. 4 zu ersehen ist, ist die obere Kammerhälfte 1a mit einem konischen Deckel 1c versehen, der einstückig nit der oberen Kammerhälft· 1a ausgebildet ist und der sich, an die obere Kammerhälfte 1a an dem radial außenlieg'enden Rand des ringförmigen Zulauf Schlitzes 2 anschließt. Eine Welle β ist ic konischen Deckel 1c koaxial der toroidalen Kammer 1 gegenüber gelagert. Das obere Ende dieser Welle 6 ist mit einem Antriebsmotor gekuppelt, der nicht dargestellt ist, der jedoch auf einem Plansch 1d an der oberen Kammerhälfte 1a angeordnet werden kann. Das untere Ende der Welle 6, das sich in den Deckel 1c hineinerstreckt, trägt ein· Schleuderrad 7 mit einer Habe "Ja., einer konischen Radscheibe 7^i die nah» am Deckel 1c angeordnet ist, und radialen Radflügein 7°· Ia Fig· 3 sind der periphere Rand des Schleuderrads 7 und einige seiner Flügel 7c gestrichelt dargestellt. Es wird unterstellt, daß das Sdieuderrad sich in der durch den Pfeil 8 in Fig. 3 angegebenen Richtung dreht. Unter der Wirkung des rotierenden Laufrads 7 wird der durch das Zulaufrohr 3 zugeleitete Zulauf in die toroidale Wirbelkammer 1 durch den ringförmigen Zulaufschlitz 2 derart zugeleitet, daß der Zulauf innerhalb der toroidalen Wirbelkammer einen schraubenförmigen Wirbelstrom um die Mittellinie 9 in der toroidalen Kammer 1 bildet. Das wird dadurch erreicht, daß das Schleuderrad 7 die Zulaufsuspension nahe an die Wand der Wirbelkammer 1 mit einem Geschwindigkeitsvektor schleudert, der eine erste Komponente hat, die tangential dem im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt der toroidalen Kanuner 1 am Zulaufpunkt gegenüber gerichtet ist, und der eine zweite Vektorkomponente hat, die parallel zur Mittellinie 9 cLer toroidalen Kammer 1 gerichtet ist. Ss versteht sich, daß der Zulauf vom Zulaufrohr 3 der toroidalen Kammer 1 über die gesamte Länge des ringförmigen ZulaufSchlitzes 2 hinweg zugeleitet wird. Eb versteht sich ferner, daß das rotierende Schleuderrad 7 nicht nur die Zulaufsuspension in die toroidale Wirbelkammer 1 drückt, wie daB vorstehend beschrieben worden ist, sondern daß es auch dazu beiträgt, den beschriebenen Wirbelstrom der Zulaufsuspension aufrechtzuerhalten, der

209849/0896

bereits in der Wirbelkammer 1 vorhanden ist. Die erforderliche.Energie für das Aufrechterhalten dieses Wirbelstrom« der Zulaufsuspension wird folglich kontinuierlich über die gesamte periphere. Länge der Wirbelkammer 1 hinweg zugeführt.

Ss versteht sich, daß in einen Virbelabsoheider gemäß der Erfindung es möglioh ist» eine Wirbelkammer erheblicher Länge su erhalten, in der folglich die durchschnittliche Tenreilaeit für die Zulaufsuspension rergleiohsveise lang vird und während der insgesamt ein kraftffroller Wirbelstrom in Sohraubenlinienrerlauf der Zuläufsuspension aufreohterhalten werden kann. In diesem Wirbelstrom werden alle schwereren Verunreinigungen unter dem Effekt der Fliehkraft in Richtung auf die äußere Partie des Wirbelβtroms konzentriert, d.h. nahe an die Wand der Wirbelkammer 1, während eine Partie der Zulaufsuspension, die im wesentlichen nur brauchbare Fasern enthält, in der weiter mittig liegenden Partie des Wirbelstroms anfällt.

Wie im einzelnen aus Fig. 3 bis 5 zu ersehen ißt, ist die toroidale Wirbelkammer 1 durch eine innere Quertrennwand 10 abgeteilt, die mit einer öffnung 11 versehen ist, welche einen wesentlich kleineren Durchmesser als der Querschnittsdurchmesser der Wirbelkammer 1 hat. Es versteht sich, daß die mittlere Partie des Wirbelstroms der Zulaufsuspension in der Wirbelkammer 1, die dort im wesentlichen nur brauchbare Fasern enthält, durch die Öffnung 11 in der Trennwand 10 geht, während andererseits die Verunreinigungen, d.h. der Ausschuß, der nahe an der Wand der Wirbelkammer 1 konzentriert wird, durch die Trennwand 10 aufgefangen wird und nicht duerch die Öffnung 11 in der Trennwand gehen kann. Die Verunreinigungen, d.h. der Ausschuß, der durch die Trennwand 10 aufgefangen wird, werden aus der Wirbelkammer 1 durch eine Auslmuföffnung 12 in der Wand in der unteren Hälfte 1b der Wirbelkammer unmittelbar vor der Trennwand 10 abgeleitet, bei Blick in Richtung der Drehung des Schleuderrads 7* Eine Rohrleitung 13, die als ein Ausschußauslauf dient, ist mit der Auslauföffnung 12 verbunden.

Die Zwischenproduktfraktion, die durch die Öffnung 11 in der Trennwand 10 geht, gelangt in einen Raum 14 (Fig· 3 und 4)t der von dem Rest der

209849/0896

toroidalen Wirbelkammer 1 getrennt ist und der sich zwischen der Trennwand 10 und einer zweiten Trennwand 15 befindet, die schräggestellt ist und die sich an die Trennwand 10 am oberen Rand nahe aa ringförmigen Zulaufschlitz 2 der Wirbelkammer 1 anschließt. Aus diesem Raum 14 wird die ZwiBchenproduktfraktion durch eine Öffnung 16 in der Wand der unteren Hälfte 1b der Wirbelkammer abgeleitet. Eine Rohrleitung 17, die als ein Zwischenproduktauslauf fungiert, ißt mit dieeer Auslauföffnung 16 verbunden.

Alternativ kann die Rohrleitung 17 in die Wirbelkammer 1 hinein verlängert sein und direkt mit der Öffnung 11 in der Trennwand 10 verbunden sein. Die εchräggestellte Trennwand 15 bewirkt jedoch geringere Störungen im Strom und damit einen geringeren Gesamtdruckabfall im Wirbelabscheider. ,

Gemäß Fig. 4 und 5 ist die öffnung 11 in der Trennwand 10 vorzugsweise mit einem kurzen Rohr 18 versehen, das von der Trennwand 10 entgegengesetzt zur Drehrichtung 8 des Schleuderrads 7 gerichtet ist und das als ein sogenannter Wirbelfinder fungiert. Dieser Wirbelfinder 18 erhät die Sicherheit, daß keine Verunreinigungen durch die Öffnung 11 in der Trennwand 10 zusammen mit der Zwischenproduktf«raktion gehen können.

Wie in Fig. 5 zu sehen ist, befindet sich die Trennwand 10 mit der öffnung 11 vorzugsweise in einer Lage unter einem Winkel gegenüber der radialen Richtung der Symmetrieachse der toroidalen Kammer 1 gegenüber, damit auch den radialen Flügeln 7c des Schleuderrads 7 gegenüber, so daß die Flügel 7c einen Winkel mit der Trennwand 10 bilden, wenn die Flüegel an der Trennwand vorbeilaufen, wobei die Flügelenden die letzten Partien der Flügel sind, die die Trennwand passieren. Diese Anordnung der Trennwand 10 führt zu dem Vorteil, daß ausgeschiedene Verunreinigungen, die aus irgendeinem Grunde nicht direkt durch den Auslauf 12 abgeleitet werden, in Drehung um den Wirbelfinder 18 vor der Trennwand 10 mittels der Flügel 7c des rotierenden Schleuderrads 7 gehalten wer den, so daß sie mehrere Male die Möglichkeit haben, duroh den Auslauf 12 abgeleitet su werden. Anderenfalls würde ein erheblicher Teil eoloher

209849/0896

ausgeschiedener Verunreinigungen durch das Schleuderrad 1 an der Trennwand 10 vorbei über den oberen Rand nahe am Schleuderrad ^ vorbeigeschleudert werden, so daß diese ausgeschiedenen Verunreinigungen gezwungen würden, einen zweiten Durchlauf durch die toroidalβ Wirbelkammer zu machen.

Vie auB Fig. 5 zu erstehen ist, sind die Flügel 7c des Schleuderrade 7 vorzugsweise etwas schräggestellt der Soheibe 7b des Schleuderrads gegenüber angeordnet. Dadurch erhält man den Vorteil, daß die von dem Zulaufrohr 3 zugeleitete Zulaufsuspension und insbesondere schwerere Verunreinigungen vim Zulauf durch die Flügel 7° i& Richtung auf die konische SchleuderradBchexbe 7b gedrückt werden, wodurch die Einspritzung der Zulaufsuspension in die toroidale Wirbelkammer sownahe wie möglich an der Wand der Wirbelkammer vonstattengeht.

Wie vorstehend erläutert, soll die Ausschußfraktion, die aus dem Wirbelabscheider ausgeschieden wird, im wesentlichen nur Verunreinigungen enthalten, aber keine brauchbaren Fasern. Ferner sollen nur kleine Mengen an Wasser durch den Ausschußauslauf abgeleitet werden. Beides wird in wirkungsvoller Weise dadurch erreicht, daß man eine Ausschußabgabevorrichtung verwendet, die schematisch in Fig. 7 gezeigt ist.

In Fig. 7 ist die untere Partie der Auslaufleitung 13 gezeigt, die mit der Auslauföffnung 12 für den Ausschuß verbunden ist. Diese Auslaufleitung ist durch einen transparenten Rohrabschnitt 19, ein sogenanntes Schauglas, und ein T-Stück 20 mit einem im wesentlichen waagrechten Rohr 21 verbunden. Dieses waagrechte Rohr 21 enthält einen Kolben 22, der mittels eines Druckluftzylinders 2J oder einer anderen geeigneten Vorrichtung an dem T-Stück 20 vorbei hin- und herbewegt werden kann und der einen Hub hat, der nur etwas größer als der Durchmesser des vertikalen Zweigs des T-Stücks 20 ist. Das gegenüberliegende Ende des Rohrs 21 ist durch eine gewichtsbelastete Klappe 25 geschlossen, die hauptsächlich eine Abdichtung gegenüber dem Wasserdrcuk in der Ausschußauslaufleitung 13 bewirkt, so daß nur vernachlässigbare Kengen an Wasser durch das Rohr 21 entweichen. Anstelle einer gewichtsbelasteten Klappe ist es natürlich auch möglich, eine federgespannte Klappe oder eine an-

- 10 -

209849/0896

dere geeignete Verschlußvorrichtung zu verwenden. Wenn mit der Inbetriebnahme des Virbelabscheiders begonnen wird, kann, falls erforderlich und erwünscht, das äußere Ende des Rohrs 21 an der Klappe 25 mit locker gestopftem Abfallpapier, Baumwollabfall oder einem ähnlichen Material gefüllt werden, was ein Abfließen von Wasser aus dem Rohr 21 an der Klappe 25 mit verhindert, bis das Rohr 21 sich mit Ausschuß füllt. Es versteht sich, daß Verunreinigungen, die aus der Wirbelkammer 1 abgeleitet werden, und zwar durch den Ausschlußauslaß 12, unter dem Sinfluß ihres Eigengeeerichts durch das Ausschußauslauf rohr 1J nach unten in das Rohr 21 unmittelbar unter dem T-Stück 20 fallen. In wiederholten Intervallen wird der Kolben 22 mittels des Zylinders 2J aus seiner Ruhestellung, die in i<'ig. 7 gezeigt ist, nach links in der Zeichnung am T-Stück 20 vorbei bewegt, um den Hubweg 24 zu durchlaufen, so daß ausgeschiedene Verunreinigungen, die sich unter dem T-Stück 20 gesammelt haben, nach links in das Rohr 21 in Richtung auf die Klappe 25 geschoben werden. Diese Bewegung des Kolbens 22 ist vergleichsweise langsam, um keinen Druckstoß zu erzeugen, der zu einem Wasserausfluß an der Klappe 25 vführen könnte oder Störungen im Strom an dem Ausschußauslauf 12 an der Wirbelkammer hervorrufen könnte. Wenn das gesamte Rohr 21 zwischen dem T-Stück 20 und der Klappe 25 vollkommen mit ausgeschiedenen Verunreinigungen gefüllt worden ist, öffnet jeder weitere Hub des Kolbens 22 die Klappe 25 und gibt eine bestimmte -Menge an ausgeschiedenen Verunreinigungen aus dem Rohr 21 ab. Um zu verhindern, daß brauchbare Fasern zusammen mit den ausgeschiedenen Verunreinigungen durch das Ausschußauslaufrohr 15 abgegeben werden, ist εε vorteilhaft, wie das an sich bekannt ist, eine geeignete Menge an Rückspül- oder Verschlußwasser der Auslaufleitung 15 zuzuleiten. In der in Pig. 7 gezeigten Vorrichtung geschieht das durch ein Rohr 26, das zum T-Stück 20 öffnet. Die Menge an Verschlußwasser, die durch das Rohr 26 zugeleitet wird, wird auf einen solchen Wert eingestellt, daß keine Fasern vom Wirbelabscheider durch das Auslaufrohr 13 abgegeben werden. Das kann sichtbar im Sichtglas 19 kontrolliert werden. Die Anordnung des Zuleitrohrs 26 für das Verschlußwasser, die in Fig. 7 dargestellt ist, hat den Vorteil, daß der Verschlußwasserstrom den Rand des T-Stücks 20, der vom Kolben 22 am weitesten entfernt liegt, von Verunreinigungen freigehalten wird, so daß der Kolben 22 si-

BAD ORIGINAL -11-

209849/0896

eher am T-Stück 20 vorbeiwandern kann.

Mitunter kann es erwünscht sein, eine Papiermaterialsuspension in zwei Stufen zu reinigen. In solchen Fällen erfolgt eine Abgabe von einem ersten Virbelabscheider gemäß der Erfindung einer Ausscheidungstektion, die nicht nur Verunreinigungen enthält, sondern auch eine bestimmte Menge an brauchbaren Fasern, und diese wird, möglicherweise nach der"Verdünnung mit zusätzlichem Wasser, einem zweiten Virbelabscheider zugeleitet, der in bekannter Ausführung vorgesehen sein kann. Aus diesem zweiten WirbelabBcheider wird eine Fertigfraktion abgegeben, die einige Verunreinigungen enthält und die deshalb dem ersten Virbelabscheider zurückgeleitet werden kann* Folglich wird die Fertigfrfetion von der zweiten Reinigungsstufe als eine Einlaufsuspension dem ersten Virbelabscheider zugeleitet, der erfindungsgemäß ausgebildet ist. Natürlich kann das dadurch geschehen, daß eine Vermischung der Fertigfraktion von der zweiten Reinigungsstufe mit der Ausgangsfasersuspension erfolgt, ehe eine Zuleitung zum Virbelabscheider gemäß der Erfindung erfolgt, d.h. der ersten Reinigungsstufe. Der Virbelabscheider gemäß der Erfindung kann jedoch auch mit einem getrennten Einlauf für die Fertigfraktion von der zweiten Reinigungsstufe versehen sein. Fig. 6 zeigt eine solche Variante in dem erfindungsgemäßen Virbelabscheider. In Fig. 6 ist ein Teilschnitt durch einen abgewandelten Virbelabsoheider gezeigt, der dem in Fig. 5 gezeigten Schnitt entspricht. Identische Teile im abgewandelten Virbel&bsoheider, der in Fig. 6 gezeigt ist, und im Virbelabscheider, der in ?ig. 1 bis 5 gezeigt ist, sind mit den gleichen Bezugszahlen versehen.

Der abgewandelte Virbelabscheider, der in Fig. 6 gezeigt ist, unterschei det sich tob in Fig. 1 bis 5 gezeigten Wirbelabscheidex daxin, dai dl· toroidale Virbelkamer 1 mit einer zusätzlichen Trennwand 2^ versehen ist, die sieh an der gegenüberliegenden Seite der schrägges-ttlten Partie der Trennwand 15 der Trennwand 10 gegenüber befindet, die mit der lnpfangeöffnung 11 versehen iet| sie schließt sich an die Trennwände 10 und 15 am oberen Rand an, so daß ein Raum 28 zwischen den Trennwänden 2^ und 15 entsteht. In diesem Baum 28 ist die untere Hälfte 1b der Wirbelkammer mit einer öffnung 29 versehen, die mit einer Zulaufleitung JO für die

- 12 -

209849/0896

Fertigfraktion verbunden ist, die von der zweiten Reinigungsstufe kommt. Die Trennwand 27 ist mit einer Öffnung 31 versehen, die in der Mitte in der Wirbelkammer 1 sitzt und die einen wesentlich kleineren Durchmesser als der Querschnittsdurchmeeser der Wirbelkammer 1 hat und die mit einem Rohr 32 versehen ist, das axial in die Wirbelkammer 1 vorsteht. Die Fertigfraktion von der zweiten Reinigungsstufe wird folglich duroh die Rohrleitung 30, die Öffnung 29, den Raum 28, die Öffnung 31 in der Trennwand 27 und das Rohr 32 in die toroidale Wirbelkammer 1 in das Innere mittig in den Wirbelstrom eingeleitet, der in der Wirbelkammer 1 durch die Einlaufsuspension entsteht, die durch das Schleuderrad 7 vom Zulaufrohr 3 durch den Zulaufschlitz 2 eingespritzt wird (Fig. 4)·

Es versteht sich, daß die verschiedensten anderen Ausführungebeispiele eines Wirbelabscheiders gemäß der Erfindung zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen möglich sind. Einige Alternativausführungen sind echematisch in Fig. 3 bis 10 gezeigt, in denen axiale Schnitt durch die Virbelabscheider gezeigt sind, bei denen aber alle Einlauf- und Auslaufrohre für den Einlauf, die Fertigfraktion und die Ausscheidungsfraktion für die vereinfachte Darstellung weggelassen worden eind.

Entsprechende Teile sind mit den gleichen Bezugszahlen wie in Fig. 1 bis 5 versehen worden.

Der in Fig. 8 gezeigte Wirbeiabscheider sitzt direkt unten in einER Faserstoffapparatur, von der die Suspension in die toroidale Wirbelkammer 14 mittels des rotierenden Schleuderrads 34 eingeleitet wird. Dieses Schleuderrad ist mit radialen Flügeln 34a an der Oberseite versehen, die einerseits als Rührwerk in dem Faserstoffbehälter 33 fungieren, zum anderen die Suspension in die Wirbelkammer 1 einleiten. Das Schleuderrad 34 ißt jedoch auch mit Flügeln 34b an der Unterseite versehen. Diese Flügeln befinden sich folglich in der Wirbelkammer 1, und sie dienen dazu» den schraubenförmigen -./irbelstrom innerhalb der Wirbelkammer 1 aufrecht zuerhalt en.

Das aohematisch in Fig.9 gezeigte Ausführungsbeispiel ist in wesentli-

- 13 209849/0896

chen Teilen dem Ausführungsbeispiel ähnlich, das in Pig. 1 bis 5 gezeigt ist; es unterscheidet sich von diesem Virbelabscheider im wesentlichen allein dadurch, daß der Deckel 1c der toroidalen Wirbelkammer 1 flach und nicht konisch ist und daß folglich dae Schleuderrad 7 eine ebene Cchleuderradscheibe 7*> für die Flügel lc hat.

In dem in Fig. 10 gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Einlaufsuspension durch eine nach unten gerichtete Rohrleitung 34 zugeleitet und in die toroidale Kammer 1 durch den ringförmigen Einlaufschlitz 2 mittels eines rotierenden Schleuderrads J>6 eingeleitet, dessen Welle 37 in der Mitte der toroidalen Kammer gelagert ist. Die Flügel 36a des Schleuderrads 3O stehen etwas in die Wirbelkammer 1 vor, so daß sie die Aufrechterhai tung des schraubenförmigen Wirbelströme in der Wirbelkammer mit unterstützen. Im Vergleich zu den Ausführungsbeispielen, die vorstehend beschrieben worden sind, hat das in Fig. 10 gezeigte Ausführungsbeispiel den Nachteil, daß Schnuretücke, Bündelungsdrähte und ähnlich· Verunreinigungen, die in der Einlaufsuspension vorhanden sind, sich mit dem Schleuderrad 36 verheddern können, um Stillstände zu verursachen.

Pat entansprüche BAD ORIGINAL

209849/0896

Claims (18)

1. Patentansprüche

   M J Virbelabscheider zur lusscheidung von Verunreinigungen aus einer Fasersuspension, insbesondere einer Fasersuspension mit einer relativ hohen Konsistzen, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Wirbelkammer (1) im wesentlich«p in der Form eines Toroids aufweist,, deren Vand mit einer ringförmigen, schlitzförmigen Einlauföffnung (2) für die zu b.ehandelnde Fasersuspension versehen iet, welche sich koaxial der Symmetrieachse der .Wirbelkammer gegenüber erstreckt, und daß Mittel (3,7) zur Zuleitung der zu behandelnden Fasersuspension in die Virbelkammer

   (I) durch die ringförmige Einlauföffnung (2) im wesentlichen über deren gesamte Länge hinweg mit einer Strömungsrichtung in jedem Funkt längs der Einlauföffnung vorgesehen sind, die eine erhebliche Strömungskomponente tangential zum Querschnitt der Wirbelkammer in dem Punkt längs der Einlauföffnung aufweist, daß die toroidale Wirbelkammer (1) mit einer ersten inneren Trennwand (10) mit einer im wesentlichen mittig angeordneten Öffnung (11) mit einem kleineren Durchmesser als der Querschnittsdurchmesser der Wirbelkammer versehen ist, wobei die Öffnung

   (II) mit einer Auslauföffnung (I7) für die Fertigfraktion der Fasersuspension in Verbindung steht, die auf der einen Seite der ersten Trennwand (1O) behandelt wird, und daß die Wand der Wirbelkammer (1) mit einer Öffnung (12) versehen ist, die als aueine Auslauföffnung für die Ausscheidungsfraktion der in Behandlung befindlichen Fasersuspension fungiert und die nahe an der ersten Trennwand (1O) auf deren gegenüberliegender Seite angeordnet ist.
2. 2. Wirbelabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelkammer (1) mit einer zweiten Trennwand (I5) im Inneren versehen ist, die sich auf der einen Seite der ersten Trennwand (1O) befindet und die im Abstand dazu gelegen ist, derart, daß ein erster Raum (I4) zwischen der ersten und der zweiten Trennwand eingefaßt ist, der der ringförmigen Einlauföffnung (2) gegenüber geschlossen ist und der mit dem Eest der Wirbelkammer (1) nur durch die Öffnung (11) in der ersten Trennwand (1O) in Verbindung steht, und daß die Wand der Wirbelkammer (1) mit einer Auslauföffnung (16) für die Fertigfraktion aus dem ersten Baum (14) «versehen ist.
3. Wa/ti - 2 -
4. 209849/0896
5. 5. Wirbelabscheider nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die «weite Trennwand (I5) der ersten Trennwand (1O) gegenüber ßchräggestellt

   4. Virbelabscheider nach Anspruch 2 oder $, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelkammer (1) mit einer dritten inneren Trennwand (27) versehen ist, die sich auf der gegenüberliegenden Seite der zweiten Trennwand (15) der ersten Trennwand (10) gegenüber befindet und im Abstand von der zweiten Trennwand (15) angeordnet ist, derart, dsß ein zweiter Raum (28) zwischen der zweiten und der dritten Trennwand (15»27) eingefaßt ist, der der ringförmigen Einlauföffnung (2) gegenüber verschlossen ist, daß die Wand der Wirbelkammer (1) mit einer Einlaiioffnung (25) zum zweiten Raum (28) für eine Sekundärzuleitung von Fasersuspension versehen ist, die zu behandeln ist, und da3 die dritte Trennwand (27) mit einer im wesentlichen mittig angeordneten Öffnung (J1) versehen ist, die einen kleineren Durchmesser als der Querschnittsdurchmesser der Wirbelkammer (1) hat.

   5· Wirbelabscheider nach Anspruch 4i dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Trennwand (27) mit einem kurzen Bohr (32) versehen ist, das die öffnung (51) in der Wand (27) umschließt und von der Wand (27) auf der Seite derselben vorsteht, die der zweiten Trennwand (I5) gegenüberliegt.
6. 6. Wirbelabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die erste Trennwand (1O) mit einem kurzen Wirbelfinderrohr (18) versehen iet, das die Öffnung (11) in der Wand (1O) umschließt und von der Wand (1O) auf deren gegenüberliegender Seite vorsteht.
7. 7. Wirbelabscheider nach einen der Ansprüche 1 bic 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Zuleitung der zu behandelnden Fasersuspension in die Wirbelkammer (1) durch die ringförmige Einlauföffnung (2) ein Schleuderrad (7) aufweisen, dae koaxial der Symmetrieachse der Wirbelkammer (1) gegenüber zur Drehung in einer Richtung zum: gegenüberliegenden Seite der ersten Trennwand (1O) bei Blick in Umfangsrichtung der Wirbelkammer (1) gelagert ist.

   BAD ORIGINAL

   ■ - 5 -

   20384970896
8. 8. Wirbelabßcheider nach Anspruch 7, dadurch gekennseichnet, daß das Schleuderrad (7) ein Fliehkraft-Laufrad ist, dessen peripherer Rand an der ringförmigen Jiniauföffnung (2) zur Wirbelkammer (1) angeordnet ist.
9. 9. Wirbelabßcheider nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Zuleitung der Fasersuspension, die zu behandeln ist, zur Wirbelkammer (1) ein Einlaufrohr (3) aufweisen, das sich koaxial der Symmetrieachse der toroidalen Wirbelkammer (1) gegenüber durch die Mitte der Wirbelkammer «erstreckt, derart, daß der Rand des offenen Endes des Einlaufrohre (3) den radial innenliegenden Rand der ringförmigen Einlauföffnung (2) zur Wirbelkammer (1) bildet, und daß das Fliehkraft-Laufrad (7) dem offenen Ende dess Einlaufrohre (3) gegenüberliegt, wobei dessen peripherer Rand nahe am radial außenliegenden Rand der ringförmigen Einlauföffnung (2) zur Wirbelkammer (1) liegt.
10. 10. Wirbelabscheider nach Anspruch 9* dadurch gekennzeichnet, daß d«»as Fliehkraft-Laufrad (7) durch eine konischeIAufradscheibe (7b) und radiale Laufradflügel (7c) gebildet ist, die im wesentlichen über ihre gesamte radiale Länge mit der konischen' Laufradscheibe (7b) auf der Seite verbunden sind, die auf das offen· Ende des Einlaufrohrs (3) zeigt, vnä daß die Konizität der Laufscheibe (7b) derart,ist, daß sie im wesentlichen tangential zur Wand der Wirbelkammer (1) liegt.
11. 11. Wirbelabscheider nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der radial außenliegende Rand der ringförmigen Einlauföffnung (2) zur Wirbelkammer (1) sich peripher an einaakonischen Deckel (1c) anschließt, in dem das Rad (7) gelagert ist, wobei dessen Laufradscheibe (7b) sich nahe unter dem Deckel (1c) befindet.
12. 12. Wirbelabscheider nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Fliehkraft-Laufrad (7) durch eine Laufradscheibe (7b) und radiale Flügel (70) gebildet ist, die im wesentlichen über ihre gesamte radial· Läng· hinweg mit der Laufradscheibe (?b) an der Seite verbunden sind, die auf das offene End· des Einlaufrohre (3) zeigt, und daß di· Laufrad-
13. - 4 -209849/0896
14. flügel (7c) der Laufradscheite (7b) gegenüber so schräggestellt sind, daß die Längsränder der an der Scheibe angebrachten Flügel hinter den gegenüberliegenden Rändern der Flügel bei Blick in Drehrichtung des Laufrads herlaufen.
15. 15. Wirbelabscheider nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Trennwand (1O) in der Wirbelkammer (1) unter einem Winkel zur Radialen der Symmetrieachse der Wirbelkammer gegenüber angeordnet sind, derart, daß die Flügel (70) des Laufrade (7) bein Passieren der eriten Trennwand (10) bei einer Breimag des Laufrade (7) einen Winkel mit der ereten Terennwand (1O) bilden, wobei die radial amflediegenden Enden der Flügel die letzten Partien der Flügel sind, die die erste Trennwand passieren.

    14· Wirbelabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis I3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelkammer (1) mit ihrer Symmetrieachse vertikal angeordnet ist und daß die Ausscheidungsauelauföffnung (12) in der unteren Partie der Wand der Wirbelkammer angeordnet ist.

    13· Wirbelabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis I4» dadurch gekennzeichnet, daß die Ausscheidungsauslauföffnung (12) mit einem Ende eines im wesentlichen vertikal angeordneten Rohrs (I3) verbunden ist, dessen gegenüberliegendes Ende über ein T-Stück (20) mit einem zweiten, im wesentlichen waagrecht angeordneten Rohr (21) verbunden ist, das auf einer Seite des T-Stücks durch einen Kolben (22) verschlossen ist, der an dem T-Stück vorbei hubbewegbar ist.
16. 16. Wirbelabscheider nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, daß das finde des waagrechten Rohrs (21) auf der gegenüberliegenden Seite des T-Stücks (20) mit einem Verschluß (25) versehen ist, der durch eine Gegenkraft geöffnet werden kann.
17. 17. Virbelabacheider nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß Kittel (26) zum Zuleiten von Wasser in das vertikale Rohr (1J) vorzugwsweiee an dem T-Stück (20) vorgesehen sind.

    - 5 -209849/0896
18. 18. Wirbelabscheider nach einen der Ansprüche I5 bia 17t dadurch gekennzeichnet, daß das vertikale Rohr (13) mit einem transparenten Ab schnitt (19) versehen ist.

    209849/0896

    Leerseite