DE3616625A1 - Verfahren und vorrichtung zur eindickung einer suspension - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur eindickung einer suspension

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Abstract

Verfahren und Vorrichtung zur Eindickung einer insbesondere faserhaltigen Stoffsuspension. Beim Durchlaufen des Raumes zwischen zwei Siebflächen (6, 7) wird die Suspension hydraulisch eingedickt. Für die Dauer der Reinigung wird die Eindickung abwechselnd auf der einen und der anderen Siebfläche verhindert, indem die Absperrventile der Auslaßrohre (3, 4) der Filtratkammern (9a, 9b) geschlossen werden. Die Suspension wird von den Sieboberflächen mittels Flügeln (10) entfernt.

Description

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Verfahren und Vorrichtung zur Eindickung einer Suspension
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Eindickung einer Suspension, insbesondere einer faserhaltigen Stoffsuspension, wobei eine Eindickung der Stoffsuspension beim Durchlaufen eines Raumes zwischen zwei Siebflächen bewirkt wird, indem eine für die Eindickung notwendige Druckdifferenz über die Siebflächen aufrechterhalten wird. Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des oben genannten Verfahrens.
Der Faserstoff, vor allem Cellulose- und Holzfaserstoff, wird oft als dünne Suspension behandelt. Die Sortierung mit Loch- oder Spaltsieben z.B. erfolgt bei einer Konsistenz von 1 - 3 %. Nach der Sortierung muss der Faserstoff aus verschiedenen Gründen auf eine höhere Konsistenz eingedickt werden. Oft wird die Konsistenz in den Bereich von 10 15 % angehoben z.B. zwecks Lagerung oder Bleichung.=
Am häufigsten werden in der einschlägigen Literatur oft angeführte verschiedene Saugfilter eingesetzt. Dabei wir die Konsistenz erhöht, indem Wasser durch die Siebflächen, in der Regel ein Siebgewebe abgesaugt wird. Beim Eindicken der Stoffsuspension durch Saugen beträgt die höchste über die Siebfläche erreichbare Druckdifferenz ca. 0,5 bar. Dies liegt daran, dass bei einer hohen Saugwirkung auf der Saugseite des Siebes das Filtrat infolge des niedrigen Drucks zu sieden beginnt.
Erfolgt die Eindickung dagegen bei einem hydraulischen Druck, d.h. so dass die zulaufende Suspension unter Druck gehalten wird, entsteht der oben genannte Nachteil nicht. In Prinzip kann die Druckdifferenz beliebig hoch gewählt werden. Ein Problem besteht jedoch darin, dass die Filtratmengen mit der Zeit zurückgehen infolge der Verstopfung der
Siebfläche durch den eingedickten Stoff, was bedeutet, dass die Siebfläche regelmässig gereinigt werden muss, um den hohen Druck ausnutzen zu können.
Zum Beispiel bei Sulfatzellstoff beträgt die maximale Eindickungszeit ohne Reinigung gemäss Laborversuchen 10 - 15 Sekunden.
Ein mit hydraulischem Druck arbeitender Eindicker ist aus dem finnischen Patent Nr. 41712 und dem US-Patent Nr. 3,455,821 bekannt. Bei den in den Patentveröffentlichungen dargestellten Vorrichtungen wird die Siebfläche mittels Vibration gereiningt. Die Vorrichtungen hat man jedoch nicht verwerten können. Beim Eindickungsvorgang haftet der Stoff so fest an der Siebfläche, dass sie sich mit angemessenen Druckimpulsen und ohne die Siebflächen reinigende Organe in Bewegung zum Auslass hin nicht versetzen lässt. Die Anwendung übermässig hoher Druckimpulse in druckbeaufschlagten Eindicker wäre mit erheblichen konstruktionstechnischen Schwierigkeiten verbunden.
Nach dem US-Patent Nr. 3,870,638 ist es bekannt, die Siebfläche ausschliesslich mittels Rückschlagblasen und Druckimpulsen zu reinigen. Es ist jedoch problematisch, das Rückblasen und den Druckimpuls so genau zu taktieren und einzustellen, dass das Sieb gereinigt, der Dickstoff vorwärts fliessen und die dünne Stoffsuspension den Eindickungsabschnitt des Siebbereiches mit einer Schnellen Bewegung ausfüllen würde.
So ist es auch der Zweck der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Entwässerung einer Suspension ohne die oben angeführten Nachteile zustande zu bringen. Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Eindickung der Stoffsuspension
mindestens zeitweise abwechselnd auf der einen und der anderen Siebfläche verhindert wird und dass die auf der Siebfläche eingedickte Stoffsuspension von der Siebfläche entfernt wird, wenn kein Filtrat durch sie hindurch fliesst.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Siebflächen stationär ist und die gegenüberliegende Siebfläche sich um eine Achse dreht und dass in der Eindickungszone zwischen der stationären Siebfläche und der rotierenden Siebfläche mindestens eine Flügel in kurzem Abstand zu den Siebflächen, abwechselnd gegenüber der stationären und der rotierenden Siebfläche bewegt angeordnet ist und dass sich die im Auslasskanal des Filtrats angeordneten Absperrorgane zeitweise schliessen lassen.
Der Erfindung zufolge wird die Eindickung der Stoffsuspension hydraulisch durch einen Zulaufdruck erreicht, und die Siebfläche wird in Zeitäbständen gereinigt, die es ermöglichen, die durch den hohen Zulaufdruck bedingte Druckdifferenz auszunutzen. Durch derartiges Verfahren lässt sich die Filtratmenge pro Siebfläche leicht verdoppeln im Vergleich zu konventionellen Saugverfahren.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigt dabei
Fig. 1 eine erfindungsgemässe Ausführungsform im schematischen Querschnitt,
Fig. 2 den Schnitt von Fig. 1 nach Linie A-A,
Fig. 3 das mit der Erfindung verbundene Regelsystem in schmatischer Darstellung,
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Fig. 4 eine zweite Ausführungsform der Erfindung in Ansicht entsprechend Fig. 1, und
Fig. 5 eine dritte Ausführungsform der Erfindung in Ansicht entsprechend Fig. 1.
In Fig. 1 und 2 ist ein zylindrischer druckfester Behälter 5 dargestellt, bei dem im oberen Teil des Mantels ein Zulass 1 für die dünne Stoffsuspension und im unteren Teil ein Auslass 2 für den Dickstoff sowie auf einer Seite ein Filtratauslass 3 angeordnet sind. Der Behälter weist ferner zwei ineinander angeordnete, leicht konische Siebtrommeln mit den Siebwänden 6, 7 auf. Zwischen der äusseren stationären Siebtrommel und der Behälterwandung bildet sich ein Filtratraum 9a, der mit dem Auslass 3 verbunden ist. Die innere Siebtrommel ist über eine Achse 11 drehbar gelagert.
Die innere Siebtrommel ist an beiden Enden verschlossen, und in ihr bildet sich ein zweiter Filtratraum 9b, der über einen in der Achse verlaufenden Kanal 11 mit einem zweiten Filtratauslass 4 verbunden ist. Die Filtratlauslassrohre 3, 4 sind mit Absperrvorrichtungen 16, 17 versehen, wie aus Fig. 3 ersichtlich. Ein Steuergerät 18 ist zwischen den Absperrvorrichtungen angeordnet.
Der Abstand 1- zwischen den einander gegenüberliegenden Siebwänden 6, 7 auf der Zulaufseite der dünnen Stoffsuspension ist kleiner als der Abstand I2 auf der Ablaufseite der eingedickten Stoffsuspension.
Bei der Aus führungs form gemäss Fig. 1 und 2 sind zwischen den Siebwänden Flügel 10 angeordnet, die über die Arme frei auf der Achse 11 gelagert sind. Die Breite der Fügein ist entsprechend dem Abstand zwishen den Sieben zur dichteren Stoffsuspension hin zunehmend und sie sind den Siebflächen
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gegenüber schräg angeordnet. Auf dem Boden des Behälters ist ein Schaber 12 zur Austragung der Dickstoff durch das Auslass 2 angeordnet. Der Schaber kann als Fluidisator wirken und den Stoffstrom in das Auslass begünstigen.
Die Vorrichtung gemäss Fig. 1 funktioniert wie folgt: die dünne Stoffsuspension wird durch das Zulass 1 dem Eindicker 5 zugeführt. Die Suspension durchfliesst die Eindickungszone 8 zwischen den Siebwänden 6, 7 und verlässt den Eindicker mit einer höheren Konsistenz durch die Siebflächen in die Filtraträume 9a, 9b. Die auf den Siebwänden 6, 7 befindlichen eingedickte Stoffschicht bewirkt eine Differenz zwischen dem Zulaufdruck der Stoffsuspension und den Ablaufdrücken der Filtrate.
Die Reinigung der Siebflächen erfolgt mit den Flügeln 10. Der stationäre Siebwand wird folgenderweise gereinigt: das in Fig. 3 dargestellte, dem Filtratauslass 3 nachgeschaltete Ventil 17 wird geschlossen, wobei der Eindickungsvorgang durch die Aufhebung der Druckdifferennz bei Siebfläche 6 aussetzt. Filtrat wird hierbei nur über die rotierende Siebfläche 7 abgeführt. Die Stoffsuspension wird auf der umlaufenden Siebfläche 7 eingedickt, und die frei gelagerten Flügeln 10 setzen sich in der eingedickten Stoffsuspension fest.
Die inneren Schärkräfte der eingedickten Dickstoff (8 15 %) sind sehr gross im Vergleich zur dünnen Zulaufstoffsuspension. Die Flügel beginnen mit der bewegten Siebfläche 7 zu rotieren. Beim Vorbeistreifen der Flügeln wird die Oberfläche des stationären Siebwandes 6 gereinigt.
Der Reinigungseffekt kann durch Rückblasen des Siebes 6, d.h. durch Erzeugung von Druckimpulsen auf der Filtratseite des Siebes z.B. mittels einer Pumpe erhöht werden, das einen
Filtratdurchfluss zur dünnen Stoffsuspension hin sowie Reinigung der Sieböffnungen zur Folge hat. Die Flügel können so ausgeführt und in einem solchen Winkel angebracht sein, dass sie der Stoff von der stationären Siebfläche abstreifen und abwärts zur Stoffaustrittsöffnung 2 hin befördern. Nach kurzer Zeit kann der Eindickungsvorgang durch öffnen des Absperrventils 17 erneut eingeleitet werden. Entsprechend erfolgt die Reinigung der rotierenden Siebfläche 7 wie folgt: das dem Auslass 4 aus dem Filtratraum der rotierenden Siebfläche nachgeschaltete Absperrventil 16 wird geschlossen, nachdem die stationäre Siebfläche eine Zeitlang in Betrieb gewesen ist. Die Flügel setzen sich dadurch in den Dickstoff auf der stationäre Siebfläche fest, und ihre Drehbewegung hört auf. Die Siebfläche 7 gleitet an den Flügeln vorbei, wobei sie von der Stoff gereinigt wird.
Versuche an Sulfatzellstoff zeigen, dass die passende Zeit zum Eindicken ca. 10 Sekunden und zur anschliessender Reinigung ca. 5 Sekunden beträgt. Dadurch wären die beiden Siebflächen ca. 65 - 70 % der Zeit in Betrieb, was wesentlich mehr ist als z.B. bei einem konventionellen Saugfilter. Ausserdem erhöhen die grösseren Druckdifferenzen über die Siebflächen die Kapazität erheblich im Vergleich zu Saugfiltern.
Die Flügel 10 können Fig. 1 entsprechen oder vorzugsweise in der Mitte mit grossen Schlitzen oder Löchern versehen sein, durch die der Stoff ungehindert fliessen kann. Die Flügel können auch paarweise angeordnet sein, so dass die eine der miteinander gekoppelten Flügel in kurzer Entfernung über der stationären und die andere in kurzer Entfernung über der umlaufenden Siebfläche herumfährt. Dabei lässt sich die Bewegung der Flügel entsprechend der Stellung des Absperrventils steuern, um die vom Filtrat nicht durchflossene
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Siebfläche zu reinigen. Die Flügel können senkrecht zu den Siebflächen angeordnet sein, wobei von Vorteil ist, wenn sie nicht parellel, sondern in einem kleinen Winkel zur Achse stehen.
Das Steuergerät 18 kann ein Zeitglied sein, dass in bestimmten Zeitabständen eines der Absperrventile schliesst. Es ist auch möglich, ein Steuergerät einzusetzen, dessen Funktion von der Druckdifferenz zwischen dem Filtrationsraum und den Eindickungszonen abhängig ist. Das Steuergerät kann auch so ausgeführt sein, dass es das Ventil nur zur Teil schliesst.
Bei der in Fig. 4 dargestellten Aus führungs form der Erfindung ist im Eindickungsraum 8 des Eindickers eine Zulasskammer 13 für die dünne Stoffsuspension angeordnet. Die Zulasskammer bildet zwischen den Siebflächen einen in der Strömungsrichtung enger werdenden Raum. Die Wandungen der Zulasskammer bestehen in erster Linie aus zwei, grosse öffnungen wie Löcher oder Schlitze enthaltenden Blechen 14, 15 durch die die dünne Stoffsuspension ungehindert fliesst. Die Zulasskammer bewirkt eine gleichmässige Verteilung der Stoffsuspension auf die Siebe. Die Reinigungsschaufeln 10 sind an den Wandungen der Zulasskammer befestigt.
Bei dem Eindicker der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform der Erfindung sind die zylindrischen Siebflächen durch waagerechte planförmige Siebscheiben 106, 107 ersetzt, deren zwei am Mantel des Eindickers und zwei an einer in dessen Mitte umlaufenden Achse befestigt sind. Die rotierenden Siebscheiben sind am Aussenumfang durch eine zylindrische Wandung miteinander verbunden, so dass sich zwischen den Siebflächen eine Filtratkammer 109b bildet, die über einen in der Achse verlaufenden Kanal mit oberen Filtratauslassrohre 4 verbunden ist.
Die stationäre Siebflächen 106 bilden entweder mit dem Boden des Behälters oder getrennten Wandungen zwei separate Filtraträumen 109a, die mit den Filtratauslässe 3 verbunden sind.
Die horizontal angeordneten Flügeln 110 der Eindickungszone 108 sind auf der Achse frei gelagert.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf der dargestellten und beschriebenen Lösungen, sondern es sind viele diesbezügliche Abwandlungen denkbar im Rahmen des durch die Patenanspruchen festgelegten Schutzkreises. So kann z.B. die Kapazität einer erfindungsgemässen Vorrichtung erhöht werden, indem mehrere gleichmittige Siebringe ausgebildet oder mehrere planförmige Eindickungszonen übereinander installiert werden.

Claims (14)

Patentansprüche
1. Verfahren zur Eindickung einer Suspension, insbesondere einer faserhaltigen Stoffsuspension, wobei eine Eindickung der StoffSuspension beim Durchlaufen des Raumes zwischen zwei Siebflächen (6, 7) herbeigeführt wird durch Aufrechthaltung einer für die Eindickung benötigten Druckdifferenz, dadurch gekennzeichnet, dass die Eindickung mindestens zeitwiese abwechselnd auf der einen oder anderen Siebfläche verhindert wird und das die auf dem Siebflächen eingedickte Stoffsuspension von der Oberfläche entfernt wird, wenn durch sie kein Filtratdurchfluss stattfindet.
2. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf das Eindicken durch Schliessen bzw. öffnen von Absperrorganen (16, 17) der Filtratauslassrohre (3,4) eingewirkt wird.
3. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Flügel (10) abwechselnd gegenüber der einen und der anderen Siebfläche (6, 7) periodisch bewegt wird zur Beseitigung der auf den Siebflächen eingedickten Stoff in bestimmten Zeitabständen.
4. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch Druckbeaufschlagung der eingegebenen Suspension eine Druckdifferenz über die Siebflächen aufrechterhalten wird.
5. Vorrichtung zur Eindickung einer Suspension, insbesondere einer faserhaltigen Stoffsuspension, welche Vorrichtung einen geschlossenen, druckfesten Behälter (5) mit einem Zulass (1) für den Stoff, mit einem Auslasskanal
(2) für die eingedickte Stoffsuspension sowie mit mindestens zwei absperrorgane (16, 17) aufweisenden Filtratauslass-
kanälen (3, 4) umfasst sowie mindestens zwei im Behälter angeordnete sich gegenüberliegende Siebflächen (6, 7, 106, 107), zwischen denen eine Eindickungszone (8, 108) für die Stoffsuspension gebildet wird und hinter denen sich Filtratkammern (9a, 9b, 109a, 109b) befinden, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Siebflächen (6, 106) stationär und die entgegengesetzten Siebfläche (7, 107) um eine Achse (11) rotierend ist und dass in der Eindickungszone (8, 108) zwischen der stationären (6, 106) und der rotierenden Siebfläche (7, 107) mindestens eine Flügel (10, 110) in kurzer Entfernung zu den Siebflächen, abwechselnd gegenüber der stationären Siebfläche (7, 107) bewegt angeordnet ist und dass die in den Filtratauslasskanälen (3, 4) angeordnet Absperrvorrichtungen (16, 17) in bestimmten Zeitabständen geschlossen werden können.
6. Vorrichtung gemäss Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügel (10, 110) frei um die Siebfläche (7) herumlaufend angeordnet ist.
7. Vorrichtung gemäss Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter zwei ineinander angeordnete zylindrische oder konische Siebflächen (6, 7) aufweist, von denen die eine stationär und die andere um eine Achse rotierend ist.
8. Vorrichtung gemäss Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand I1 zwischen den Siebflächen im Eindickungsraum (8) beim Stoffzulauf kleiner ist als der Abstand I2 zwischen den Siebflächen beim Stoffauslass.
9. Vorrichtung gemäss Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Eindickungsbereich (8) eine hauptsächlich aus zwei sich gegenüber gesetzten Blechen (14,
15) mit grossen Öffnungen gebildete Zulasskammer (13) für die Suspension angeordnet ist und dass Flügel (10) zwischen der Zulasskammer (13) und den Siebflächen (6, 7) angeordnet sind.
10. Vorrichtung gemäss einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügel (10, 110) aus dem Senkrechten abweichend schräg angeordnet sind, um die eingedickte Stoffsuspension von der Sieboberfläche und dem Eindickungsbereich abzuführen.
11. Vorrichtung gemäss Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein zwischen den Absperrorganen (16, 17) angeschlossenes als Zeitglied funktionierendes Steuergerät (18) aufweist.
12. Vorrichtung gemäss Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Absperrorganen (16, 17) ein auf Druckdifferenz ansprechendes Steuergerät (18) angeschlossen ist.
13. Vorrichtung gemäss einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Boden des Behälters (5) ein Schaber (12) zur Leitung der Stoff suspension in das Auslass (2) angeordnet ist.
14. Vorrichtung gemäss Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaber (12) ein die Stoffsuspension fluidisierendes Organ ist.
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