DE3525483C1

DE3525483C1 - Anordnung zur Reinigung von Suspensionen

Info

Publication number: DE3525483C1
Application number: DE3525483A
Authority: DE
Inventors: Helmut 6747 Annweiler König
Original assignee: JM Voith GmbH
Current assignee: JM Voith GmbH
Priority date: 1985-07-17
Filing date: 1985-07-17
Publication date: 1986-11-20
Also published as: GB2177949B; NL8601797A; KR870000969A; GB8616573D0; GB2177949A; US4849096A; BE905131A; JPS6221892A; JPH0816316B2; KR930011078B1; FR2584950B1; AT387044B; CH668563A5; ATA147086A; FR2584950A1

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Reinigung von Suspensionen entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine solche Anordnung ist bekannt aus der Zeitschrift "Wochenblatt für Papierfabrikation", 1966, Seite 389 bis 400, insbesondere siehe Abbildung 8 und 11.

Die in diesen Anlagen verwendeten Hydrozyklone der Feinreinigung (Cleaner) sind im allgemeinen mit einem schlanken, konusförmigen Unterteil ausgestattet, wobei der Öffnungswinkel des Kegels etwa zwischen 4 und 10°, vorzugsweise 6 und 8°, liegt. Diese sogenannten Cleaner werden vielfach in jeweils eine Stufe bildenden Batterien zusammengeschaltet, wie es z. B. aus US 44 62 899 und WO 84/03236 bekannt ist.

Gemäß der Anlage nach Wochenblatt hat man die Hauptmenge Gutstoff, der in Richtung Maschinenbütte, gegebenenfalls nach Endreinigung mittels feinster Siebe, geführt wird, bereits der ersten Stufe des dort allein vorhandenen Hauptstranges der Cleaner entnommen, die anderen Stufen des Hauptstranges sind in Kaskade geschaltet.

In diesen Cleanern der Feinreinigungsstufen versucht man, den mittleren Schmutz vollständig aus der Fasersuspension zu entfernen, wozu insbesondere auch die Kleberanteile gehören, die sich in Partikelform in den Fasersuspensionen befinden. Mit den bisherigen Anordnungen, insbesondere Schaltungsanordnungen mit solchen Cleanern, hat man nicht zufriedenstellende Erfolge erzielt.

Es ist in der DE-PS 9 14 841 eine Hydrozyklon-Bauart beschrieben, bei der viskositätsabhängig Flüssigkeiten in drei Fraktionen unterteilt werden können. Hierbei ist aber vorgesehen, daß im Eintrittsbereich eines mit relativ großem Durchmesser versehenen, zylindrischen Gehäuses ein in Form eines auf die Spitze gestellten Kegels ausgebildeter Rotationskörper eingebaut ist, aus dem die Flüssigkeit radial nach außen kegelförmig abspritzt. Hierbei spritzt die Flüssigkeit um so mehr radial nach außen, je geringer die Viskosität ist. Um diese Trennung zu erreichen, sind zentral konzentrische Rohre in das zylindrische Gehäuse eingeführt, deren oberer Rand auf gleicher Höhe liegt. Diese Rohre ragen dabei sehr weit in das zylindrische Gehäuse hinein. Eine Reinigung von Flüssigkeiten im Sinne von Abscheidung von Schmutzpartikeln ist hierbei nicht möglich.

Die Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine Anordnung anzugeben, bei der in weitestgehendem Maße eine Schmutzabscheidung, insbesondere des Leichtschmutzes und dabei vor allem auch der Kleberanteile erfolgt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausführungsformen gehen dabei noch aus den Unteransprüchen 2 bis 7,10,12 und 13 hervor.

ίο Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert, wobei

Fig. 1 einen Schaltplan der erfindungsgemäßen Anlage und

Fig. 2 eine Prinzipsskizze eines zugehörigen Cleaners darstellt.

Fig. 3 ein Schaltplan einer weiteren Anlage. Die Fasersuspension wird zunächst in einer ersten Stufe 51 einer Cleaner-Batterie des Hauptstranges fraktioniert. Diese Stufe enthält in bekannter Weise eine Vielzahl von parallelgeschalteten Cleanern. Dabei sind diese Cleaner vorteilhaft, wie in Fig. 2 dargestellt, ausgebildet. Darin sind mit 1 der Einlaß und mit 3 und 5 Auslässe für verschiedene Fraktionen bezeichnet. Ferner weist der Cleaner zentral ein Leichtschmutzabzugsrohr 11 auf, das ein gewisses Maß in den Konusteil 10 des Cleaners hineinragt. Oberhalb des Konusteils befindet sich ein gerader Einlaßteil 9. Die Auslässe 3 und 5 sind an Auslaßkammern 2 und 4 angeschlossen, wobei in die Kammer 4 eine mittlere Fraktion gelangt, die mittels einem zum zentralen Rohr koaxialen Auslaßrohr 12 als weitere Fraktion abgetrennt wird. In der Auslaßkammer 2 sammelt sich dabei die schwere Fraktion, die bei dieser Cleaner-Ausführung praktisch keine spezifisch leichten Stoffe, insbesondere also auch keine leichten Verunreinigungen, wozu auch die großflächigen zählen, enthält. Die Auslässe für die verschiedenen Fraktionen sind mit s, m und / bezeichnet, und finden sich auch in Fig. 1 wieder. Sie kennzeichnen also praktisch die schwere Fraktion (s), eine mittlere Fraktion (m) und eine leichte Fraktion (1), wovon letztere also die leichten Bestandteile, insbesondere die leichten Verunreinigungen, wozu auch überwiegend die Kleberanteile gehören, bedeutet. Die Schwerfraktion (s) dieser Cleaner-Bauart hat nun einen Anteil von 20 bis 50%, vorzugsweise im Bereich von 50% der zugeführten Menge. Die Stufen 51 bis 55 bilden den Hauptstrang in Fig. 1 und bestehen aus den Cleanern der Bauart, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist. Man erhält am Ende dieses Hauptstranges insgesamt etwa 50% an Gutstoff, der der Papiermaschine (PM) zugeführt werden kann. Dabei wird von den auf die erste folgende Stufe des Hauptstranges die jeweils schwere Fraktion als Gutstoff-Fraktion der Papiermaschine zugeführt, während die mittlere Fraktion (m)]zweils von der einen zur nachfolgenden Stufe geleitet wird. Dazu sind natürlich Pumpen nötig, die hier aus Zeichnungsgründen weggelassen sind. Die leichte Fraktion (I) der Stufen 51 bis 55 des Hauptstranges wird in einer Sammelbütte 13 gesammelt und in einem Nebenkreis N 2 weiter fraktioniert. Diese Stufe N 2 des Nebenkreises erhält die Suspension über eine Pumpe 17 und besteht ebenfalls aus einer Batterie parallelgeschalteter Cleaner, jedoch vorzugsweise nicht der in Fig. 1 dargestellten Bauart; sondern es werden hier Hydrozyklone benutzt, die nur zwei Fraktionen bereitstellen, und zwar eine schwere und eine Leichtfraktion, wovon die schwere Fraktion wieder vor den Eintritt der Stufe 51 des Hauptstranges geleitet wird. Die leichte Frak-

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tion kann, wie hier strichliert angedeutet ist, in einer weiteren Cleaner-Stufe 14 dieses Nebenkreises weiter gereinigt werden. Die Leichtfraktion dieser Stufe 14 wird dann verworfen, während die schwere Fraktion noch einmal der Sammelbütte 13, in welcher die Leichtfraktion des Hauptstranges gesammelt wird, zugeführt werden kann. Die Sehwerfrakiion der ersten Stufe 51 des Hauptkreises gelangt über eine Pumpe 18 in eine Nachbehandlungsstufe JVl, die aus einer Batterie von Cleanern besteht, die ebenfalls zwei Fraktionen bereitstellen. Da die Schwerfraktion (s) der Hauptstufe 51 praktisch keine leichten Verunreinigungen mehr enthält, kann man in diesem Falle so verfahren, daß man die Schwerfraktion als Schwerschmutz aus der Stufe Ni abzieht und so die Leichtfraktion, die dann nur noch Gutstoff enthält, der Papiermaschine PM zugeführt werden kann. Die über eine Leitung 15 aus der Stufe N1 abgehende Schwerfraktion kann dann noch in einer weiteren, nachgeschalteten Cleaner-Stufe weiter gereinigt werden, ähnlich wie es in bezug auf den Nebenkreis TV 2 gestrichelt angedeutet ist. Es hat sich herausgestellt, daß mit dieser Schaltung ein Verlust an Fasermaterial von höchstens noch 0,3% erreichbar ist.

Man könnte die Anordnung nach Fig. 1 noch dahingehend etwas modifizieren, daß man z. B. anstelle der letzten Stufe 55 des Hauptstranges die mittlere und leichte Fraktion m und / der Stufe 54 wieder vor die erste Stufe 51 des Hauptstranges führt. In diesem Falle müßte man allerdings eine größere Anzahl von Cleanern dieser Stufe vorsehen.

Die Cleaner der Stufen des Nebenkreises N1 und N 2 sind nicht unbedingt solche unidirektionalen Cleaner, wie in Fig. 1 dargestellt, sondern solche, bei denen die Leichtfraktion am dicken Cleanerende mittels einem zentralen Abzugsrohr abgeführt wird. Bei diesen wird auch eine klare Trennung der abzuziehenden Schwer- und Leichtfraktion erreicht.

Wie gesagt, ist der für die Stufen des Hauptstranges benutzte Cleaner ein unidirektionaler Cleaner, bei welchem sich die Durchströmrichtung vom Eintritt zum Austritt nicht wesentlich ändert, und es sind als günstig folgende Abmessungen gefunden worden: Der Durchmesser D 2 des äußeren, koaxialen Abzugsrohres für die mittlere Fraktion sollte etwa 75 bis 85% maximal des Austrittsdurchmessers des konischen Teils, also an der Austrittsöffnung des Konusteils 10, einnehmen. Dieser Durchmesser D 2 wird aber auch vorzugsweise nicht weniger als 60% des Austrittsdurchmessers D 3 des Konusteils 10 betragen, ferner sollte das koaxiale, äußere Rohr 12 etwa mindestens 4 mm und das innere, zentrale Rohr 11 etwa mindestens 20 bis 60 mm in den konischen Cleanerteil hineinragen. Diese Eintauchtiefe könnte aber auch in bezug auf das koaxiale, äußere Rohr 12 etwas variieren, und zwar etwa zwischen 0 und 40 mm. Vorzugsweise ist dabei jedoch ein Überstand, mit welchem das innere Rohr das äußere, koaxiale Rohr überragt, zu etwa mindestens 15 bis 20 mm zu bemessen. Dies wäre dann in Fig. 2 das Maß /2 = /3—/1.

Bei der Variation dieser Abmessungen spielt natürlich die Art der Fasersuspension, ob es sich also um holzhaltiges oder holzfreies Altpapier handelt, und eventuell auch der Verschmutzungsgrad eine Rolle. Die Verarbeitungskonsistenz der Cleaner, insbesondere des Hauptstranges, sollte zwischen 0,4 und 1% Feststoffgehalt (atro bei Fasersuspensionen) betragen. Man kann auch in starkem Maße die Abzugsmengen der einzelnen Fraktionen der Cleaner des Hauptkreises variieren, wobei sich jedoch als günstig herausgestellt hat, die Schwerschmutzfraktion (s) mit 50% und die Leichtfraktion /mit zwischen 5 und 10% zu bemessen. Bisher war es ja üblich, die Schwerfraktion zu höchstens 15% zu wählen, womit man, allerdings mit anderen Cleaner-Bauarten, wesentlich schlechtere Ergebnisse, als mit der erfindungsgemäßen Anordnung erreichbar, erzielt hatte.

Es wäre natürlich auch möglich, wie in der Anordnung nach Fig. 3 dargestellt, für die Cleaner-Batterie N1 der Nachbehandlungsstufe für die Schwerfraktion der ersten Stufe 51 auch drei Fraktionen bereitstellende Cleaner zu verwenden, und dann die mittlere Fraktionen als Gutstoff-Fraktion zu behandeln. Deren leichte Fraktion / wäre dann auch in die Sammelbütte 13 aufzunehmen. Ferner könnte man auch die Stufen 53 bis 55 des Hauptstranges weglassen und die mittlere Fraktion m der Stufe 52 wieder vor dieselbe Stufe zurückführen.

Eine solche Anordnung ist in Fig. 3 dargestellt, bei welcher im übrigen fast ausschließlich Cleaner der Bauart verwendet werden, die drei Fraktionen s, m und 1 bereitstellen, also insbesondere vorzugsweise ausgebildet nach Fig. 2. Hier ist nur die letzte Nachbehandlungsstufe der Schwerfraktion der ersten Stufe 51 ein Cleaner 20 anderer Bauart, nämlich einer solchen, bei der nur zwei Fraktionen bereitgestellt werden, vorgesehen. Bei den Cleanern dieser Bauart ist es natürlich eine Frage, ob man die nicht schwere Fraktion mit /oder m bezeichnet, sie ist jedenfalls die Kontrafraktion zur schweren Fraktion s.

In dieser Figur sind noch Pumpen 21, 22 und 23 und Bütten mit 24,25 und 26 bezeichnet.

Die Leichtfraktion /der Stufe N2 kann man als Abfall betrachten, eventuell auch noch z. B. in einem Vibrationssortierer weiter aufarbeiten, während die Schwerfraktion s der Stufe 20 der Fig. 3 als zu verwerfender Schmutz zu betrachten ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche

1. Anordnung zur Reinigung von Suspensionen, insbesondere Fasersuspensionen, mittels Cleanern (Hydrozyklone der Feinreinigungsstufen) in mehreren aufeinanderfolgenden Stufen, wovon insbesondere die vorderen Stufen aus einer Mehrzahl parallel geschalteter, eine Batterie bildender Cleanern bestehen, wobei mindestens ein Hauptstrang vorgesehen ist, in dem mehrstufig (S 1 — S 5) Cleaner angeordnet sind, die drei Fraktionen (m, s, I) bereitstellen, von denen die aus dem Wirbelkern durch ein zum Cleaner-Körper bzw. dessen Wirbelkern zentral liegendes Abzugsrohr (11) abgezogene Fraktion (I) mit dem Leichtschmutz am stärksten angereichert und eine durch zu diesem zentralen Rohr (11) koaxiales, äußeres Abzugsrohr (12) abgezogene Fraktion (m) mit weniger Leichtschmutz, teils mit Schwerschmutz angereichert ist, und eine radial außen aus dem Cleaner-Körper an dessen Austrittsöffnung abgezogene Fraktion (s/kaum mit Leichtschmutz angereichert ist und überwiegend spezifisch schwerere Teile als der Leichtschmutz enthält, dadurch gekennzeichnet, daß zur getrennten Nachbehandlung aller drei Fraktionen (s, m, I) der ersten Stufe (Sl) je mindestens eine weitere Cleaner-Stufe vorgesehen ist, wobei jeweils aus mindestens der ersten Nachbehandlungsstufe (S 2, S'2) für die schwere (s) und die mittlere Fraktion (m) eine Fraktion als endgültig akzeptierte Gut-Fraktion der Gesamt-Cleaner-Anordnung — und zwar die jeweils andere Fraktion, nämlich statt (m) (s) und umgekehrt — entnehmbar ist, daß mindestens zur Nachbehandlung der Leichtfraktion (I) der ersten Stufe (S 1) und der der Nachbehandlungsstufe (S 2) für die mittlere Fraktion (m) der ersten Stufe (Sl) ein Nebenkreis von Cleanern (N 2) vorgesehen ist, und mindestens für die Nachbehandlungsstufe oder -Stufen (S 2 bis 55) für die mittlere Fraktion (m) der ersten Stufe (S 1) ebenfalls Cleaner der Bauart vorgesehen sind, die drei Fraktionen (s, m und I) bereitstellen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Cleaner des Nebenkreises (N 2) für die Leichtfraktion (I) der ersten Stufe (51) drei Fraktionen bereitstellende Cleaner sind und die Schwerfraktion (s) dieser Cleaner zu der Nachbehandlungsstufe (S'2) für die Schwerfraktion (s) der ersten Stufe (S 1) und die mittlere Fraktion (m) dieser Cleaner zu der Nachbehandlungsstufe (S 2) für die mittlere Fraktion (m) der ersten Stufe (S 1) geführt ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Cleaner (S'2) der Nachbehandlungsstufe für die schwere Fraktion (s) der ersten Stufe (S 1) ebenfalls von der Bauart sind, die drei Fraktionen (s, m und I) bereitstellen.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Fraktion (m) der Nachbehandlungsstufe (S 2) für die mittlere Fraktion (m) der ersten Stufe (S 1) wieder vor dieselbe Nachbehandlungsstufe (S 2) geführt ist.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für die Schwerfraktion der Cleaner der ersten Stufe (S 1) zwei oder drei Fraktionen bereitstellende Cleaner (N 1) in einer ersten Nachreinigungsstufe vorgesehen sind, wobei jeweils ein Auslaß für eine Gutfraktion besteht, die eventuell nach Eindickung und Endsortierung in feinsten Loch-/Schlitzsieben der Maschinenbütte zuführbar ist, und daß ein Nebenkreis aus zwei oder drei Fraktionen bereitstellenden Cleanern (N 2) besteht, der für die Leichtfraktion der Stufen (St bis 55) des Hauptstranges vorgesehen ist, wobei jeweils der Auslaß für die jeweilige mittlere Fraktion der Stufen (Si bis 54) des Hauptstranges, die teils noch spezifisch leichte und schwere Verunreinigungen enthält, in einer Kaskade zum Einlaß der unmittelbar folgenden Cleaner-Stufe (S 2 bis 55) des Hauptstranges geschaltet und die Schwerfraktion der auf die erste folgenden CIeaner-Stufen (S 2 bis 55) des Hauptstranges ebenfalls gegebenenfalls nach Eindickung und Endsortierung in feinsten Loch-Schlitzsieben der Masrhinenbütte zuführbar ist.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwerfraktionsauslaß der Cleaner (N2) des Nebenkreises gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer Sammelbütte und Pumpe jeweils mit dem Einlaß der ersten Stufe (S 1) des Hauptstranges verbunden ist.

7. Anordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gutfraktion der Cleaner (Ni) der ersten Nachreinigungsstufe für die Schwerfraktion (s) der ersten Stufe (S 1) die Leichtfraktion ist und diese Cleaner der Bauart sind, die zwei Fraktionen (5 und / bzw. s und m) bereitstellen.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Cleaner (*/2) des Nebenkreises der Bauart sind, die zwei Fraktionen (s und / bzw. s und m) bereitstellen.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungskonsistenz in den Cleanern mindestens des Hauptstranges zwischen 0,4 bis 1% Feststoffgehalt (atro bei Fasersuspensionen) beträgt.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Cleaner (S 1 bis 55) der ersten Stufen unidirektionale Cleaner mit nicht umkehrender, vom dickeren Eintrittsende zum dünneren Austrittsende hin gehender Strömung sind und sich die Cleaner-Körper zumindest in dem Auslaufende benachbarten Teil sich kegelstumpfförmig zum Auslaufende hin in bekannter Weise verjüngen, durch die Auslauföffnung des Konusteils (10) zentral ein erstes für die mit Leichtschmutz angereicherte Fraktion vorgesehenes Auslaufrohr (11) hineinragt, und ein zweites, äußeres Auslaufrohr (12) für die mittlere Fraktion koaxial zum ersten Auslaufrohr (11) in den Kegelteil des Cleaner-Körpers erheblich weniger als das erste hineinragt und den Durchmesser der Auslauföffnung des Cleaner-Körpers (Kegelstumpf) mindestens zu 70% und höchstens zu 85% einnimmt.

11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnung des äußeren Auslaufrohres (12) in eine getrennte Auslaßkammer (4) mündet, durch die hindurch das innere Auslaufrohr (11) verläuft und das innere Auslaufrohr (11) eine erste Auslaßkammer (2) für die am Gehäuserand des Cleaner-Körpers am Auslaufende desselben abgezogene, mit Schwerschmutz „ oder Schwerteilen angereicherte Fraktion (Schwerfraktion) durchdringt.

12. Anordnung nach Anspruch 1.0 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser des

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Innenrohres (11) maximal 40%, wenn der Außendurchmesser des äußeren koaxialen Rohres (12) mindestens 75 und maximal 85% des Durchmessers der Auslauföffnung einnimmt, von dem des letzteren beträgt.

13. Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere koaxiale Rohr (12) mindestens 4 mm und das innere Auslaufrohr (11) 20 mm bis 60 mm in den Kegelstumpfteil hineinragt.

14. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Abzugsmenge der Schwerfraktion der Cleaner der ersten Stufe (Si) des Hauptstranges 20—50% der Eintragsmenge beträgt.

15. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Abzugsmenge der Cleaner aller Stufen (Si-SS) des Hauptstranges in bezug auf die Schwerfraktion 20—50% und der Leichtfraktion 5—10% der Eintragsmenge beträgt.