DE3448571C2 - Siebplatte für Fasersuspensionen - Google Patents

Description

Bei der Herstellung der Fasersuspension, d. h. des Stoffs, besteht ein wesentlicher Arbeitsgang in der Sortierung der Fasermasse, wobei die in der Masse vorkommenden Unreinheiten und Splitter, die sich nachteilig auf die Qualität des hergestellten Papiers auswirken würden, beseitigt werden. Diese Homogenisierung der Fasersuspension erfolgt mit Plan-, Fliehkraft- oder Drucksortierern. Das wesentlichste Teil dieser Vorrichtungen ist eine Sieb- oder Klassierplatte mit kreisrunden Bohrungen oder länglichen Schlitzen. Bei Druck- und Fliehkraftsortierern werden als Klassierglieder eine bzw. zwei konzentrische zylindrische Siebtrommeln benutzt.

Die sortierende Kraft besteht in der Druckdifferenz zwischen eingegebener Suspension und Gutstoff bzw. in der Fliehkraft, die den Gutstoff durch die Bohrungen oder Schlitze der Siebtrommel hindurch und den Spuckstoff an der Plattenoberfläche entlang zum Spuckstoffaustritt treibt.

Bei der Erreichung einer optimalen Sortierwirksamkeit gibt es zwei widersprüchliche Anforderungen. Einerseits sollte der angestrebte Gutstoff möglichst rein von Verunreinigungen und Splittern sein, wozu eine Vorrichtung mit sehr kleinen Bohrungen oder Schlitzen benötigt würde. Andererseits aber sollte von der eingegebenen Fasersuspension eine maximale Menge an Gutstoff herausgeholt werden, was eine relativ große offene Bohrungs- bzw. Schlitzfläche erfordert.

Durch die Verminderung der Bohrungs- bzw. Schlitzweite wird die Kapazität der Klassiervorrichtung stark herabgesetzt, und vor allem bei langfaserigen Suspensionen ist es nicht möglich, die offene Fläche durch das Nebeneinanderlegen einer Vielzahl von kleinen Bohrungen bzw. Schlitzen auszubauen. Dabei nehmen nämlich häufig zwei einander benachbarte Bohrungen oder Schlitze ein und dieselbe Faser auf die mit ihren Enden in beide Bohrungen oder Schlitze hineinreicht und den Zwischenraum überbrückt. Die Sieb bzw. Klassierplatte wird schnell durch dieses Phänomen des sogenannten Einhakens verstopft. Durch das Einhaken wird die Kapazität insbesondere von Schlitzsiebplatten rasch reduziert.

Ein typischer Drucksortierer, der ein zylindrisches Sieb aufweist, ist in der US-PS 34 58 038 wiedergegeben. Der Sortierer wird zwischen einem rotierenden Glied und der Innenfläche der Siebtrommel hindurchgefördert. Der Gutstoff wird durch die Perforierung der Siebtrommel abgeführt, und der Spuckstoff gelangt an der Oberfläche der Siebtrommel entlang zum Boden des Sortierers. Die Oberfläche der Sieb- bzw. Klassiertrommel wird durch einen Rotor, der dicht an der Siebfläche vorbeistreicht, reingehalten.

Auch die US-PS 36 17 008 zeigt neben glatten Siebplatten solche mit Vertiefungen auf der Eintrittsseite, von denen Schlitze ausgehen. Die Vertiefungen haben zwar stromaufwärts eine zur Hüllfläche der Siebplatte senkrechte Flanke, jedoch auch stromabwärts, wodurch heftige, den Durchgang des Gutstoffs durch die Schlitze störende Turbulenzen entstehen.

Die FR-PS 24 74 331 zeigt eine Siebtrommel aus achsparallelen Gitterstäben von umgekehrt L-förmigem Querschnitt, wobei die unter einem Winkel nach außen ansteigende Unterseite des unteren Schenkels des "L" eine Prallfläche für die gröberen Partikel der Fasersuspension bildet, die die Partikel nach außen ablenkt. Die Sieböffnungen sind zwischen dem äußeren Winkelscheitel des "L" und der Stirnseite des unteren Schenkels des stromaufwärts benachbarten Gitterstabes gebildet. Diese nimmt zu einer durch die Achse gehenden Ebene einen Winkel von etwa 30° ein.

Bei der zum Stand der Technik gehörenden, jedoch nicht vorveröffentlichten EP 79 811 A1 geht es um eine Siebplatte, bei der die Sieböffnungen vom Grund von sich quer zur Strömungsrichtung erstreckenden Nuten ausgehen. Deren stromabwärts gelegene Flanke steigt nicht, wie bei der Erfindung, in Strömungsrichtung flach an, sondern verläuft senkrecht zur Hüllfläche und bildet eine Prallfläche, die die reflektierte Fasersuspension in die Sieböffnungen leiten soll.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Kapazität und Qualität des Gutstoffes der bekannten Sortiereinrichtungen zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 wiedergegebene Erfindung gelöst.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß eine mit diesen Merkmalen versehene Siebplatte eine bedeutende Verbesserung sowohl hinsichtlich der Kapazität als auch der Qualität des Gutstoffs ermöglicht.

Eine hinsichtlich der Gestaltung der Nuten ähnliche Lochplatte für Fasersuspensionen der Papierindustrie ist aus der US-PS 35 35 203 bekannt. Bei der Lochplatte der US-PS 35 35 203 handelt es sich jedoch um eine solche mit ganz anderen Dimensionen und für einen ganz anderen Zweck, nämlich um eine Umlenkplatte, mittels derer im Stoffauflauf durch den Stoffverteiler in Querrichtung zugeführte Fasersuspension ohne Separierung von Anteilen der Suspension mit relativ großen Lochdurchmessern von 10- 20 mm insgesamt in die Bahnrichtung umgelenkt wird, um eine gleichmäßige Verteilung über die Bahnbreite trotz der einseitigen Zuführung zu erreichen. Die umgelenkte Fasersuspension strömt dann mit einheitlicher Strömungsrichtung über die ganze Breite in Richtung auf den Austrittsschlitz des Stoffauflaufs. Eine Siebwirkung an der Umlenkplatte würde die Funktion der Stoffversorgung der Papiermaschine auf das äußerste stören, und die Umlenkplatte ist daher ganz darauf ausgerichtet, den Stoff anders als eine Siebplatte ohne jeden Eingriff in seine Zusammensetzung hindurchzulassen.

Die Funktion der Erfindung kann etwa wie folgt beschrieben werden: In der Radialrichtung bilden sich in der Nähe Siebplatte drei verschiedene Suspensionsschichten, die unterschiedlich Faserstoff- und Splittergehalte aufweisen. Der Siebplatte nächstgelegen ist eine Schicht, die weitgehend aus langen Fasern erster Güte besteht. Die nächste Schicht enthält lange Fasern, steife Faserbündel und Splitter. Die entfernteste Schicht enthält Fasern und gröbere Partikel und entspricht in ihren Eigenschaften annähernd der eingegebenen Fasersuspension.

Für die Sortierleistung ist entscheidend, daß in der Schicht des erstklassigen Faserstoffs in der Nähe der Siebplatte an den Bohrungen bzw. Schlitzen starke hy­ drodynamische Strömungen wirksam werden können. Die Bewegungsfreiheit dieser Strömungen wird durch die Schicht mit dem hohen Anteil an Faserbündeln und Splittern eingeschränkt, die vernetzt ist. Die nachteilige Auswirkung dieser Schicht wird bei der erfindungsgemäßen Siebplatte geschwächt, indem Strömungen in der Axialrichtung freier Raum gelassen wird. Die vernetzte Schicht kommt nicht in Berührung mit dem Boden der Nuten. Eine radiale Strömung und auch eine Strömung in Umfangsrichtung werden durch die vernetzte Schicht und die Flanken der Nuten verhindert, wodurch die axialen Strömungen verstärkt werden.

Um eine ideale Sortierwirkung zu erreichen, sollte der Faserstoff in der Sortierzone eine homogene Suspension bleiben. In der Praxis entsteht jedoch eine Verfilzung von Fasern zu Faserflocken. Diese Faserflocken geraten leicht in den Spuckstoff, so daß ein Teil des Faserstoffes erster Klasse nicht in den Gutstoff gelangt und ungenützt bleibt. Die Verfilzung tritt gerade bei den langen Fasern bevorzugt auf, die an sich am wertvollsten sind.

Die an der Oberfläche der erfindungsgemäßen Siebplatte stromaufwärts vorhandenen steilen Nutflanken verursachen Mikroturbulenzen, die die Auflösung von Faserflocken und eine lokale Fluidisierung der Fasersuspension zur Folge haben. Dies führt zu einer verbesserten Langfaserausbeute.

Während bei einer konventionellen Siebplatte die Teilung der Bohrungen bzw. Schlitze wegen der Gefahr des Einhakens Grenzen hat, können die Teilung bei der erfindungsgemäßen Siebplatte verkleinert und damit die offene Fläche und die Kapazität vergrößert werden. Der wirksame Abstand zwischen zwei benachbarten Schlitzen oder Bohrungen beträgt nämlich etwa das 1,5fache der Teilung, weil die Bohrungs- oder Schlitzränder gegenüber der Hüllfläche der Siebplatte vertieft liegen und die Enden von Fasern einer bestimmten Länge nicht so leicht in beide benachbarten Bohrungen oder Schlitze hingreifen können.

In den Ansprüchen 2 bis 5 sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Siebtrommel;

Fig. 2 einen Teilschnitt nach der Linie A-A in Fig. 1 in vergrößerter Darstellung;

Fig. 3 einen entsprechenden Teilschnitt einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 4 einen Vertikalschnitt durch ein erfindungsgemäßes Vibrationssieb und

Fig. 5 einen Querschnitt nach der Linie C-C in Fig. 6.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Siebtrommel 1 sind auf der Innenfläche zur Achse parallele Nuten 2 ausgebildet. Die Fasersuspension wird in einem die Siebtrommel 1 enthaltenden Sortierer in eine Drehbewegung entsprechend dem Pfeil B versetzt, wobei sie sich gleichzeitig in Richtung der Drehachse zum Spuckstoffende der Siebtrommel 1 hin bewegt. Weil die Strömungskomponente parallel zum Umfang erheblich größer ist als die axiale Komponente, weicht der Winkel zwischen der Richtung der Nuten 2 und der Strömungsrichtung der Fasersuspension nicht wesentlich vom rechten Winkel ab.

Wie aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, umfaßt die Nut 2 eine im wesentlichen zur Hüllfläche 9 der Siebfläche parallele Bodenfläche 3, eine stromaufwärts gelegene Flanke 4 und eine stromabwärts gelegene Flanke 5. In Fig. 2 ist der Winkel α zwischen der Hüllfläche 9 der Siebfläche und der stromwärts gelegenen Flanke 4 (genauer gesagt, zwischen der Tangentialebene der Hüllfläche 9 in Höhe der Flanke 4 und dieser Flanke 4) ca. 90° und der Winkel β zwischen der Hüllkurve 9 und der stromabwärts gelegenen Flanke 5 ca. 30°. Der Winkel β kann zwischen 5° und 60° liegen. Durch diese Form wird die auf der Siebfläche gebildete vernetzte Faserschicht in pulsierende Bewegung versetzt, ohne sie zu zerstören.

Die Breite L der ebenen Bodenfläche 3 einer Nut 2 ist mindestens gleich dem Durchmesser bzw. der Breite der Sieböffnungen 6. Die Höhe h der stromaufwärts gelegenen Flanke 4, d. h. die Tiefe der Nut 2, kann gleich groß oder kleiner sein als der Durchmesser bzw. die Breite der Sieböffnungen 6, h liegt je nach der zu behandelnden Fasersuspension im Bereich von 0,4 bis 4 mm. Die Gesamtbreite L der Nuten 2 wird entsprechend der Teilung der Sieböffnungen 6 gebildet.

Die in Fig. 3 dargestellte alternative Ausführungsform weicht von der nach Fig. 2 nur insofern ab, als sie zwischen den Flanken 4 und 5 aufeinanderfolgender Nuten 2 eine zur Hüllfläche 9 der Siebfläche parallele Fläche 7 aufweist. Dadurch soll die Verschleißfestigkeit der Siebplatte gegenüber eine Siebplatte gemäß Fig. 2 erhöht werden, bei der die von den Flanken 4 und 5 gebildete Spitze 8 zur Abnutzung neigen kann.

Die in den Fig. 4 und 5 dargestellte Sortiervorrichtung umfaßt einen Behälter 10, in dem eine Siebplatte 1 in einem Winkel zur Horizontalen, d. h. mit einem Ende höher als mit dem anderen angeordnet ist. Die Siebplatte 11 ist gefedert montiert und mit einem nicht dargestellten Vibrationsantrieb verbunden. Der Behälter 10 umfaßt einen Einlaß 12 zur Eingabe von unsortierter Fasersuspension auf die obere Fläche der Siebplatte 11. Es bildet sich oberhalb des unteren Abschnitts der Siebplatte 11 eine Lache aus Fasersuspension, die durch die Vibration zum oberen Ende der Siebplatte gefördert wird und in einem dort vorgesehenen Ablaß 13 als Spuckstoff ausgesondert wird. Unten im Behälter ist ein Ablaß 14 für die Gutstoff-Fraktion vorgesehen die durch die Sieböffnungen 6 der Siebplatte 11 hindurchgelaufen ist. Die Siebplatte 11 vibriert in einer Richtung, die der Pfeil D angibt, wodurch die Fasersuspension auf der Siebfläche in Bewegung zu dem oberen Ende der Siebplatte 11 und zu dem Spuckstoffablauf 13 hin versetzt wird. Die Sieböffnungen 6 der Siebplatte 13 sind in der Bodenfläche von Nuten 2 angebracht, deren Verlauf wesentlich von der Strömungsrichtung der zu sortierenden Fasersuspension abweicht. Die stromaufwärts gelegenen Flanken 5 der Nuten 2 sind im wesentlichen senkrecht zur Hüllfläche 9 der Siebfläche. Die stromabwärts gelegenen Flanken 4 der Nuten 2 sind gegenüber der Hüllfläche 9 geneigt.

Claims (5)

1. Siebplatte für Fasersuspensionen aus der Papier- und Zellstoffindustrie in Gestalt einer von der Fasersuspension überströmbaren Lochplatte (1) mit durchgehenden Sieböffnungen (6) und mit auf der strömungsseitigen Oberfläche angebrachten Nuten (2), die sich im wesentlichen quer zur Strömungsrichtung der Fasersuspension erstrecken, in Strömungsrichtung aufeinanderfolgen und jeweils von einer stromaufwärts gelegenen und einer stromabwärts gelegenen Flanke (4 bzw. 5) begrenzt sind, wobei die stromaufwärts gelegene Flanke (4) der Nuten (2) zu der Hüllfläche (9) senkrecht ist, die stromabwärts gelegene Flanke (5) unter einem Winkel von 5 bis 60 Grad, vorzugsweise 30 Grad, gegen die Hüllfläche (9) in Strömungsrichtung ansteigt und die Sieböffnungen (6) vom Grund der Nut (2) ausgehen.

2. Siebplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Grund der Nut (2) durch eine zu der nutseitigen Hüllfläche (9) der Lochplatte parallele Bodenfläche (3) gebildet ist.

3. Siebplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sieböffnungen (6) Bohrungen sind.

4. Siebplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sieböffnungen (6) Schlitze sind.

5. Siebplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Flanken (4, 5) der in Strömungsrichtung aufeinanderfolgenden Nuten (2) jeweils eine zur Hüllfläche (9) der Siebplatte parallele Fläche (7) angeordnet ist.