DE3230244A1

DE3230244A1 - Filtertrommel

Info

Publication number: DE3230244A1
Application number: DE19823230244
Authority: DE
Inventors: Oscar Nashua N.H. Luthi
Original assignee: Ingersoll Rand Co
Current assignee: Ingersoll Rand Co
Priority date: 1981-08-20
Filing date: 1982-08-13
Publication date: 1983-03-03
Also published as: GB2103503B; FI822863A0; FR2511606B1; FI72272C; SE8203577L; NO158925C; US4515693A; NO158925B; GB2103503A; AU536474B2; CA1196870A; ZA824560B; DE3230244C2; AU8501482A; FI822863L; NO822365L; FI72272B; SE454241B; FR2511606A1

Description

ir-88

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BeSchreibung

Die Erfindung betrifft drehbare, unter Vakuum oder überdruck arbeitende Trommeln, Filtertrommeln oder Waschtrommeln, wie sie beispielsweise zum Waschen von Pulpe in Zellstoff-Herstellungsbetrieben verwendet werden. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Trommel zum Waschen von Pulpe, die im wesentlichen vollständig aus festem, starrem, glasfaserverstärktem Kunststoff hergestellt ist.

Die Umweltschutzbehörden fordern ständig von der Zellstoffindustrie, alle Abflüsse von Zellstoff-Herstellungsbetrieben zu vermindern oder auszuschalten. Infolgedessen nimmt die chemische Konzentration in den Flüssigkeiten, die in den Betrieben verwendet werden, ständig zu, und beispielsweise die Waschtrommeln werden mehr und mehr einer Korrosion unterworfen, die von den konzentrierten Flüssigkeiten ausgeht, insbesondere in den Bleichereibetrieben. In vielen Fällen wurden zahlreiche, beispielsweise bis zu 317 Stahlzylinder aus rostfreiem Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt in weniger als einem Betriebsjahr vollständig korrodiert.

Zylinder mit Titan-Beschichtungen würden solchen Korrosionsangriffen widerstehen, aber die Kosten sind sehr hoch. Auch bedeuten Ermüdungsbrüche in den Titan-Beschichtungen im allgemeinen eine vollständige Zerstörung der Stützstruktur aus nicht- oder niedriglegiertem Stahl in sehr kurzer Zeit. Es wurden Trommeln mit Stützstrukturen aus niedriglegiertem Stahl hergestellt, die mit glasfaserverstärktem Kunststoff abgedeckt waren. Jedoch haben diese mit glasfaserverstärktem Kunststoff abgedeckten Maschinen das gleiche Problem wie die mit Titan-Beschichtungen versehenen Maschinen, nämlich irgendwelche Unvollkommenheiten oder Brüche in der Abdeckung setzen die Unterstruktur der korrodierend wirkenden Flüssigkeit aus und führen zum Versagen. Unterschiede in der Wärme-

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dehnung zwischen glasfaserverstärktem Kunststoff und Unterstrukturen aus niedriglegiertem Stahl können auch zum Versagen führen.

Eine ganz oder fast ganz aus festem glasfaserverstärktem Kunststoff hergestellte drehbare Filtertrommel wäre demnach sehr erwünscht. Der glasfaserverstärkte Kunststoff hat gute chemische Widerstandsfähigkeit. Er ist jedoch nicht sehr brauchbar als tragendes Material. Beispielsweise hat er eine geringe Stärke oder mechanische Widerstandsfähigkeit, und alle Ermüdungsbeanspruchungen müssen sehr niedrig gehalten werden. Er hat einen niedrigen Elastizitätsmodul; und die Zylinder müssen so ausgelegt werden, daß übermäßige Verformungen vermieden werden. Auch hat dieser Kunststoff einen hohen Wärmedehnungskoeffizienten. Daher muß jeder Zylinder aus starrem glasfaserverstärktem Kunststoff so konstruiert werden, daß Wärmedehnungen ohne übermäßige Beanspruchungen zugelassen werden können, die aus Unterschieden in der Wärmedehnung herrühren.

Die Erfindung betrifft somit eine neue drehbare Filtertrommel, die im wesentlichen aus festem oder starrem glasfaserverstärktem Kunststoff hergestellt ist. Die Anordnung der Elemente in dieser drehbaren Filtertrommel ist so getroffen, daß keine übermäßigen Ermüdungsbeanspruchungen an irgendeinem Punkt der glasverstärkten Kunststofftrommel auftreten. Die Struktur dieser neuen drehbaren Filtertrommel ist auch so, daß übermäßige Verformungen vermieden sind. Schließlich ist die Struktur so, daß Wärmedehnungen zugelassen werden, ohne daß übermäßige Beanspruchungen auftreten, die auf Unterschiede in der Wärmedehnung zurückzuführen sind.

Kurz gesagt, betrifft die Erfindung eine drehbare Filtertrommel, die im wesentlichen aus glasfaserverstärktem Kunststoff hergestellt ist. Die Umfangsabdeckung und die beiden

Köpfe sind aus glasfaserverstärktem Kunststoff hergestellt. Ein zentrales, glasfaserverstärktes Kunststoffrohr erstreckt sich von dem ersten Kunststoffkopf über eine vorbestimmte Entfernung in den Tronunelkörper aus Kunststoff hinein. Eine Vielzahl von radialen, glasfaserverstärkten Ableitungskanälen aus Kunststoff erstreckt sich von der Umfangsabdeckung der Trommel zu dem zentralen Kunststoffrohr. Der Längsabstand zwischen den Ableitungskanälen aus Kunststoff und dem ersten Kunststoffkopf und die Abmessungen des ersten Kunststoffkopfes sind so gewählt, daß der erste Kunststoffkopf stark genug ist, um Radialkräften, Antriebsdrehmomenten und hydraulischen Endkräften zu widerstehen.

Die Erfindung ist in den Ansprüchen gekennzeichnet.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung.

Fig. 1 ist eine Seitenansicht der drehbaren Filtertrommel, wobei Teile weggeschnitten sind;

Fig. 2 ist eine Schnittansicht in vergröß ertem Maßstab, die wesentliche Merkmale der Trommel von Fig. 1 zeigt;

Fig. 3 ist ein Querschnitt eines Teils der Trommel und dient zur Erläuterung der Wirkungsweise der Trommel;

Fig. 4 ist ein Schnitt nach der Linie ¹J-M von Fig. 2 in Richtung der Pfeile.

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Wie insbesondere Pig. 1 zeigt, weist die drehbare Trommel einen drehbaren Trommelkörper IO auf, der drehbar in einem Stützgefäß 12 gelagert ist. Das Gefäß 12 weist nach oben stehende Umfangs- oder Endwände Ik und 16 auf. Das Gefäß 12 enthält eine flüssige Aufschwemmung, beispielsweise eine Pulpe. Lagerböcke 18 und 20 sind an entgegengesetzten Enden des Trommelkörpers 10 außerhalb des Gefäßes 12 angeordnet, um die entgegengesetzten Enden des Trommelkörpers 10 drehbar abzustützen.

Der Trommelkörper 10 hat eine Umfangsabdeckung 21 aus glasfaserverstärktem Kunststoff. Ein Paar mit axialem Abstand angeordnete Köpfe 22 und 24 stützt die Enden der Umfangsabdeckung 21 ab. Die Köpfe 22 und 2H sind ebenfalls ganz aus glasfaserverstärktem Kunststoff hergestellt. Obwohl es die Zeichnung nicht zeigt, kann der Trommelkörper zusätzliche Verstärkungstrukturen aufweisen, um ihm ausreichende Stärke und Starrheit zu verleihen, damit er seine Punktion erfüllen kann.

Ein zentrales glasfaserverstärktes Kunststoffrohr 26 (siehe Fig. 2) erstreckt sich von dem Kopf 22 über eine vorbestimmte Entfernung in den Trommelkörper 10 hinein. Eine glasfaserverstärkte Kunststoffnabe 28 deckt das innere Ende des glasfaserverstärkten Kunststoffrohrs 26 ab. Eine Kohlenstoffbuchse 30, die eine Titanhülse 32 einschließt, ist in der Bohrung 33 der Nabe 28 gelagert. Eine ortsfeste zentrale Welle 34 von kleinerem Durchmesser als das glasfaserverstärkte Kunststoffrohr 26 ist innerhalb des Rohres 26 angeordnet. Das mit einem kleineren Durchmesser versehene Ende 36 der ortsfesten Welle 34 erstreckt sich durch die Titanhülse 32. Ein Ventilsegment 38 aus glasfaserverstärktem Kunststoff ist auf der Welle 3¹J angeordnet.

Wie die Pig. 2, 3 und Pig. 4 zeigen, erstreckt sich eine Vielzahl von radialen Flüssigkeits-Ableitungskanälen 40 aus glasfaserverstärktem Kunststoff von der Umfangsabdeckung 21 zu dem glasfaserverstärkten Rohr 26. Die Ableitungskanäle 40 sind unter einem vorbestimmten Abstand A in Längsrichtung von dem ersten Kunststoffkopf 22 getrennt. Die Verbindung der glasfaserverstärkten Ableitungskanäle 40 mit dem glasfaserverstärkten Kunststoffrohr 26 ist benachbart zu dem inneren Ende des Kunststoffrohre 26 vorgesehen.

Wie Fig. 1 zeigt, ist mit einer drehbaren Welle 42, die in dem Lagerbock 20 abgestützt ist, ein zylindrisches Glied 44 verbunden, das in Pig. I in unterbrochenen Linien dargestellt ist und das seinerseits mit einer Abstützung 46 aus glasfaserverstärktem Kunststoff verbunden ist. Obwohl nur eine solche glasfaserverstärkte Abstützung 46 gezeigt ist, wird in der Praxis wahrscheinlich eine Vielzahl solcher glasfaserverstärkter Abstützungen 46 vorgesehen sein.

Im Betrieb wird, bezugnehmend auf Fig. 3> eine Aufschwemmung, beispielsweise Pulpe, dem Gefäß 12 zugeführt. Während der Trommelkörper 10 rotiert, wird eine Pulpematte auf der Ümfangsabdeckung 21 auf dem Trommelkörper 10 gebildet. Die Matte 48 wird von der Trommel mittels einer Abnahmerolle 50 entfernt, Wie Fig. 2 zeigt, rotieren das zentrale Rohr 26, die Nabe 28, die Buchse 30, die Hülse 32 und die Ableitungskanäle 40 um die ortsfeste Welle 34 und um den ortsfesten Ventilsektor 38 herum.

Wie Fig. 3 zeigt, dichtet der Ventilsektor 38 die Ableitungskanäle 40 ab, während die Trommel von der Zwölf-Uhr-Stellung zu der Drei-Uhr-Stellung läuft. Die Ableitungskanäle 40 sind gegenüber der mit der Atmosphäre in Verbindung stehenden Entlüftungsöffnung 52 offen, während sie von der der Drei-Uhr-Stellung zu der Fünf-Uhr-Stellung laufen. Von der Fünf-

Uhr-Stellung bis zur Zwölf-Uhr-Stellung wird ein Vakuum an die Ableitungskanäle HO angelegt.

Da die meisten der Elemente der drehbaren, unter Vakuum oder Überdruck arbeitenden Filtertrommel aus festem, glasfaserverstärktem Kunststoff bestehen, ergibt sich ein großer Vorteil natürlich dadurch, daß glasfaserverstärkter Kunststoff eine gute chemische Widerstandsfähigkeit hat. Er korrodiert nicht bei Berührung mit den starken Chemikalien, die heutzutage in modernen Systemen enthalten sind. Ein großes Problem bei glasfaserverstärktem Kunststoff besteht jedoch unter anderem darin, daß er eine geringe Stärke hat und daß infolgedessen hohe Beanspruchungen das Material zerbrechen können. Der Kunststoff hat einen niedrigen Elastizitätsmodul, was bedeutet, daß die Konstruktion so ausgelegt werden muß, daß übermäßige Verformungen vermieden werden. Der Kunststoff hat einen hohen Wärmedehnungskoeffizienten. Der Zylinder muß so konstruiert werden, daß Wärmedehnungen zugelassen werden, ohne daß übermäßige Beanspruchungen infolge von Unterschieden in der Wärmedehnung auftreten.

Bei der Verwendung unterliegt eine einem Vakuum unterworfene drehbare Filtertrommel einer sehr großen Auftriebskraft. Diese Auftriebskraft verursacht, daß große Kräfte an den Köpfen und 2k ausgeübt werden. Der glasfaserverstärkte Kunststoffkopf 22 allein könnte das Biegemoment aufgrund der Auftriebskraft nicht ertragen. Von einem praktischen Standpunkt aus betrachtet würde es schwierig sein, einen Kopf zu bauen, der stark genug wäre, um einem solchen Moment zu widerstehen. Daher dienen die Ableitungskanäle 40 aus glasfaserverstärktem Kunststoff nicht nur als Ableitungskanäle, sondern sie dienen auch als Mittel zur Unterstützung des Kopfes 22, damit dieser den durch den Auftrieb hervorgerufenen Biegemomenten widerstehen kann. Wenn die Länge des zentralen glasfaserverstärkten Kunst stoffrohrs 26 zu groß ist, würde sich das Kunst-

stoffrohr 26 aufgrund der Biegemomente infolge der Auftriebskraft verformen und biegen. Wenn das Rohr 26 zu kurz wäre, müßte der Kopf 22 einer zu hohen radialen Belastung widerstehen. Daher muß der Längsabstand A zwischen den Kunststoff-Ableitungskanälen 40 und dem Kunststoffkopf 22 sehr sorgfältig gewählt werden. Die durch die Auftriebskraft hervorgerufenen Biegebeanspruchungen werden durch den Kopf 22 und die Ableitungskanäle 40 aufgenommen. Wenn der Abstand A zwischen dem Kopf 22 und den Ableitungskanälen 40 zunimmt, nimmt die durch den Kopf 22 zu tragende Radialkraft ab. Daher ist es vom Standpunkt der Radialkraft am Kopf 22 besser, wenn der Abstand A größer ist. Jedoch besteht, wie dargelegt, eine andere Schwierigkeit bei der Verwendung von glasfaserverstärktem Kunststoff darin, daß unterschiedliche Wärmedehnungen Probleme verursachen. Je größer der Abstand A ist, desto mehr wird der Kopf 22 infolge von Wärmedehnungen verformt. Daher ist es vom Standpunkt der Verformung des Kopfes her gesehen besser, wenn der Abstand A zwischen dem Kopf 22 und den Ableitungskanälen 40 kleiner ist. Als Kompromiß ist dieser Abstand A daher groß genug, so daß die von dem Kopf 22 aufzunehmende Radialkraft nicht ausreicht, den Kopf 22 zu zerbrechen, und zur gleichen Zeit ist der Abstand A ausreichend kurz, so daß durch unterschiedliche Wärmedehnungen keine ernsthaften Probleme verursacht werden. Der zylindrische Kopf 22 ist verhältnismäßig dünn, aber seine Abmessungen sind so gewählt, daß er stark genug ist, um der Radialkraft, dem Antriebsdrehmoment und der hydraulischen Endkraft zu widerstehen.

Der Abstand B zwischen dem Kopf 24 und den Abstützungen 46 am anderen Ende des Trommelkörpers 10 ist vorzugsweise der gleiche wie der Abstand A zwischen dem Kopf 22 und den Ableitungskanälen 40. Auf diese Weise wird das auf der Auftriebskraft beruhende Biegemoment am anderen Ende des Trommelkörpers 10 durch den Kopf 24 und die Abstützungen 46 getragen.

Claims

HELMUT'SCHROEfER" KLAUS LEHMANN DIPL.-PHYS. DIPL.-ING. PATENTANWÄLTE - EUROPEAN PATENT ATTORNEYS Ingersoll-Rand Company ir-88 L/sch 9. Aug. 1982 Filtertrommel Patentansprüche

1.)Drehbare Filtertrommel mit einem aus glasfaserverstärktem ^—' Kunststoff bestehenden Trommelkörper, der eine Umfangsabdeckung aus Kunststoff und an einem Ende einen ersten Kopf aus Kunststoff und an dem anderen Ende einen zweiten Kopf aus Kunststoff aufweist, gekennzeichnet durch ein zentrales Kunststoffrohr (26), das sich von dem ersten Kunststoffkopf (22) über eine vorbestimmte Entfernung(A)in den Kunststofftrommelkörper (10) hineinerstreckt; eine Vielzahl von sich radial erstreckenden Ableitungskanälen (¹IO) aus glasfaserverstärktem Kunststoff, die in Längsrichtung gegenüber dem ersten Kunststoffkopf (22) einen vorbestimmten Abstand (A) aufweisen und die sich von der ümfangsabdeckung (21) aus glasfaserverstärktem Kunststoff zu dem zentralen Kunststoffrohr (26) erstrecken; wobei der Längsabstand (A) zwischen den Kunststoff-Ableitungskanälen (¹IO) und dem ersten Kunststoff kopf (22) und die Abmessungen des ersten Kunststoffkopfs (22) so gewählt sind, daß der erste Kunststoffkopf (22) stark genug ist,

D-707O SCHWABISCH CMÜND KONTEN: D-βΟΟΟ MÜNCHEN

H. SCHROETER Telefon: (07171) 5690 Deutsche Bank AG Müncticn 70/J7 369 (BLZ 700 700 10) K. LEHMANN Telefon: (089) 725 20

Bocksgassc 49 Telex: 7248 868 pagdd Pousdictkkonco München 1679 4 1-804 (BLZ 700 100 80) Lipowskystraßc 10 Telex: 5212248 pawe d

um radialen Kräften, dem Antriebsdrehmoment und hydraulischen Endkräften zu widerstehen.

2. Drehbare Filtertrommel nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Abstützglieder (46) aus glasfaserverstärktem Kunststoff, die sich radial von der Kunststoff-Umfangsabdeckung (21) in Richtung auf die Achse des Trommelkörpers (10) erstrecken und die gegenüber dem zweiten Kunststoffkopf (24) in Längsrichtung einen Abstand (B) aufweisen, der etwa gleich ist'wie der Längsabstand (A) der radialen Ableitungskanäle (40) gegenüber dem ersten Kunststoffkopf (22), wobei die Abmessungen des zweiten Kunststoffkopfs (24) im wesentlichen die gleichen sind wie die Abmessungen des ersten Kunststoffkopfs (22).