DE2818540B2 - Verfahren und Vorrichtung zum Pumpen von Fasersuspensionen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Pumpen von FasersuspensionenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Pumpen von Fasersuspensionen mit
einer Zentrifugalpumpe.
Zentrifugalpumpen können in der Papier- und &o Zelluloseindustrie erfolgreich zum Pumpen von Fasersuspensionen
oder Pulpen eingesetzt werden, die Konsistenzen von weniger als 6% Feststoffgehalt
aufweisen, wenn die Pumpe richtig ausgelegt ist und ihr Eingangsdruck angemessen hoch ist. Eine Zentrifugalpumpe
ist jedoch nicht geeignet für hohe Konsistenzen, da aufgrund der Flockenbildung die Pumpe verstopft
wird. Es müssen daher teure, auf dem Verdrängungsprinzip basierende Pumpen für das Pumpen von Pulpen
hoher Konsistenz verwendet werden.
Gegenstand der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung, die es möglich macht
Zentrifugalpumpen für das Pumpen von Pulpen beträchtlich höherer Konsistenzen als bisher einzusetzen.
Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht daß vor dem Laufrad bzw. an den Vorderkanten der
Schaufeln des Laufrades Scherkräfte erzeugt werden, die in der Fasersuspension gebildete Faser-Agglomerationen
bzw. Flocken aufbrechen bzw. auseinanderreißen. Die Erfindung gründet sich auf der Tatsache, daß
die Fasersuspension, wenn sie Kräften ausgesetzt wird,
die die Faser-Faser-Bindungen aufbrechen, fluidisiert wird, d. h. sie wird in einen leicht pumpbaren Zustand
überführt Verglichen mit einer konventionellen Zentrifugalpumpe arbeitet die erfindungsgemäße Pumpe bei
einem niedrigeren Einlaßdi uck.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann z. B. für das
Abziehen von Pulpen mit einer Konsistenz von 5—25% aus Pulpengefäßen dienen. Bei den bekannten Verfahren
wird die Pulpe aus einem entsprechenden Gefäß durch mechanische Vorrichtungen wie Transportschrauben
oder rotierende Schrapper entfernt Das Abziehen von Pulpe hoher Konsistenz erfordert viel
Energie und robiste Konstruktionen. Es sind bereits Vibrationseinrichtungen beispielsweise auf der Basis
von Ultraschallwellen zur Verwendung bei der Entleerung von Pulpe aus Behältern vorgeschlagen worden,
doch haben sich diese Einrichtungen in der Praxis als wirkungslos erwiesen. Zum Entleeren von Pulpen hoher
Konsistenz aus Behältern wird die Pulpe üblicherweise vor dem Auslaß verdünnt, um sie zum Ausströmen zu
veranlassen.
In einer Ausführungsform der Erfindung wird die Pumpe in den Auslaß eines Pulpebehälters gesetzt
wobei der Rotor sich durch den Einlaßteil der Pumpe erstreckt und der Auslaß des Pulpebehälters die Pulpe
fluidisiert, so daß sie unter Schwerewirkung in die darunter angebrachte Pumpe strömen kann.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend im einzelnen anhand der Zeichnung beschrieben.
F i g. 1 zeigt einen Vertikalschnitt durch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
F i g. 2 zeigt einen Schnitt nach der Linie A-A in Fig. 1;
Fig.3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der
Erfindung;
Fig.4 zeigt einen Schnitt nach der Linie B-B in
Fig. 3;
F i g. 5 zeigt eine Alternative zu der Ausführungsform von Fig.3;
Fig.6 zeigt einen Schnitt nach der Linie C-C in
Fig. 5;
F i g. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung;
F i g. 8 zeigt einen Vertikalschnitt durch eine Ausführungsform der Erfindung;
Fig.9 zeigt einen Schnitt nach der Linie D-D in
Fig. 8.
In den F i g. 1 und 2 bezeichnet die Bezugszahl 1 ein
Pumpengehäuse mit einem Einlaßteil 2. In dem Gehäuse befindet sich ein Laufrad 3 mit Pumpenschaufeln 4 und
einer Rückwand 5. Eine Seite des Laufrades 3 ist offen, und die innere Oberfläche 6 des Pumpengehäuses, die
die Form der vorderen Schaufelkanten aufweist, leitet
die Strömung. Nahe den Vorderkanten der Schaufeln 4
befinden sich in der inneren Oberfläche 6 des Gehäuses 1 Ausnehmungen 7. Die Ausnehmungen 7 sind zu
mehreren mit Abstand voneinander über den Umfang verteilt In dem Ausführungsbeispiel besitzen sie die
Gestalt von flachen Vertiefungen etwa elliptischen Querschnitts, die in dem Obergang von dem zylindrischen
Einlaßteil 2 in den radial nach außen führenden Teil des Pumpengehäuses 1 angeordnet sind
In der Fasersuspension bringen die Ausnehmungen 7 Strömungrkomponenten zustande (in Fig. 1 mit χ ίο
bezeichnet), die in ihrer Richtung abwechseln und von der Hauptströmungsrichtung (mit y bezeichnet) abweichen,
so daß Scherkräfte entstehen, die die Faser-Faser-Bindungen aufbrechen, weil die lichte Weite des
Strömungsdurchgangs am Laufrad 3 zwischen dem Pumpengehäuse 1 und der Rückwand des Laufrades 3
abwechselnd zunimmt und abnimmt, während des Laufrad 3 umläuft Hierdurch wird die Fasersuspension
an der Vorderkante der Schaufeln 4 fluidisiert und sinkt ihr S trömungswiderstand ab.
Die Fig.3 und 4 zeigen eine weitere Ausführungsform, in der die Bezugszahlen 2 und 3 die gleiche
Bedeutung wie in F i g. 1 haben. Der Querschnitt der Umfangsfläche 8 des Einlaßteils 2 ist hier nicht
kreisrund. Die Fasersuspension strömt daher durch eine 2 > Rohrleitung auf das Laufrad 4 zu, dessen Querschnitt
aus tieferen Anteilen, die weiter von der Drehachse entfernt sind, und flacheren Teilen 10, die näher an der
Drehachse gelegen sind. Bei der Drehung des Laufrades 4 wird die Fasersuspension in dem Einlaßteil 2 ebenfalls κι
in Drehung versetzt und wegen des nichtrunden Querschnitts Scherkräften ausgesetzt, weil der Querschnitt
in der Richtung der Rotation abwechselnd zunimmt und abnimmt Hierdurch wird die Fasersuspension
gerade vor dem Laufrad 3 fluidisiert und strömt » ungehindert zu den Passagen zwischen den Schaufeln 4
des Laufrades 3 hin.
Die F i g. 5 und 6 zeigen eine alternative Ausführungsform mit einem Rotor 11, welcher eine Umfangsfläche
nicht runden Querschnitts aufweist und in dem -in Einlaßteil 2 der Pumpe angeordnet ist, um die
Drehbewegung der Fasersuspension und ihre Fluidisierung in dem Einlaßteil 2 zu unterstützen.
F i g. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der in dem Einlaßteil 2 der Pumpe ein Vibrator 12 angeordnet v>
ist, der die Fasersuspension in dem Einlaßteil 2 in Vibration versetzt, so daß sie fluidisiert wird.
Die F i g. 8 uüd 9 zeigen eine Ausführungsform der Erfindung, bei der der Einlaßteil der Pumpe mit dem
Auslaß eines Pulpebehälters 13 verbunden ist um die Pulpe aus dem Behälter 13 abziehen zu können. Auf der
gleichen Welle 6 wie das Laufrad 7 ist ein Rotor 15 angeordnet, der sich durch den Einlaßteil 2 der Pumpe
und den Auslaß 14 des Pulpebehälters 13 erstreckt Der Rotor 15 ist mit rippenartigen Ansätzen 16 und der
Einlaßteil 2 der Pumpe und der Auslaß 14 des Pulpebehälters 13 mit rippenartigen Ansätzen 17, 18
versehen, deren Richtung im wesentlichen axial ist
Notwendigenfalls kann Pulpebehälter 13 mit mehreren Auslässen 14 versehen werden, von denen jeder mit
einer Pumpe verbunden ist
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele illustriert
Ein Rotor 11 nach den F i g. 5 und 6 im Einlaßteil 2 vor
dem Pumpenrad 3 hatte die folgenden Abmessungen:
Die entsprechenden Abmessungen des Einlaßteils 2 waren 150 mm und 130 mm.
Drehzahl
Durchflußmenge
Durchflußmenge
1500 l/min
3000-7500 l/min
3000-7500 l/min
An den Vorderkanten der Schaufein 4 wurden mit einem zylindrischen Fräser eines Durchmessers von
120 mm Ausnehmungen 7 angebracht.
Anzahl 8
Tests haben bewiesen, daß eine erfindungsgemäße Pumpe gut in der Lage ist, die verschiedenen in der
Papier- und Zelluloseindustrie vorkommenden Pulpen mit Konsistenzen von 8—12% Feststoffgehalt zu
pumpen. Es ist sogar möglich Pulpen von noch höheren Feststoffgehalten zu pumpen. Wenn die Konsistenz
geringer als 6% ist, arbeitet die Pumpe bei einem Einlaßdruck, der 2 — 3 Meter (Wassersäule) niedriger als
bei einer konventionellen Pulpepumpe ist
Der Rotor vor dem Laufrad kann mit einer anderen Winkelgeschwindigkeit als das Laufrad 4 rotieren.
Claims (9)
1. Verfahren zum Pumpen einer Fasersuspension mit einer Zentrifugalpumpe, dadurch gekennzeichnet,
daß vor dem Laufrad bzw. an den Vorderkanten der Schaufeln des Laufrades die
Faser-Faser-Bindungen aufbrechende Scherkräfte erzeugt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Fasersuspension einer Vibration ausgesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf das Laufrad zuströmende
Fasersuspension in eine Rotationsbewegung versetzt wird, die abwechselnde Strömungskomponenten
auf die Rotationsachse hin und von dieser hinweg aufweist
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der auf das Laufrad zuströmenden
Fasersuspension Strömungskomponenten erzeugt werden, die wechselnde und von der Haupt-Strömungsrichtung
der Fasersuspension abweichende Richtungen aufweisen.
5. Zentrifugalpumpe zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß sie einen Einlaßteil (2) umfaßt, der auf einer inneren Oberfläche (6, 8) vor dem
Laufrad (3) und/oder vor der Vorderkante der Schaufeln (4) Ausnehmungen (7) und/oder Ansätze
(18) aufweist, die mit den Schaufeln (4) und/oder einem Rotor (11, IS) zusammenwirken, der eine
äußere Oberfläche mit Ausnehmungen und/oder in den Einlaßteil (2) hineinragenden Ansätzen (16)
aufweist, die Scherkräfte zum Aufbrechen der Faser-Faser-Bindungen erzeugt.
6. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß der in den Einlaßteil hineinragende
Rotor (11,15) mit dem Laufrad (3) gekoppelt ist to
7. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der in den Einlaßteil hineinragende
Rotor mit einer von der Geschwindigkeit des Laufrades verschiedenen Geschwindigkeit umläuft.
8. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 5, dadurch «
gekennzeichnet, daß der Rotor (15) sich in den Auslaß (14) eines Pulpebehälters (13) hineinerstreckt,
welcher mit der Pumpe verbunden ist.
9. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Ausnehmungen und/oder Ansätze
(17) in der inneren Oberfläche des Auslasses (14) des Pulpebehälters (13) vorgesehen sind.
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