DE3733928A1 - Sichtervorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Pulpen- und Papierherstellungsver­ fahren. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Sieb­ plattenaufbau, der zur Trennung des unerwünschten Materials von einer Flüssigkeitssuspension von faserförmigem Material verwendet wird.

Bei der Herstellung von Pulpe und Papier besteht das End­ produkt aus einer Mischung von guten Fasern, Additiven und unerwünschten Partikeln. Unerwünschte Partikel können Holz­ material, Rinde, Faserbündel, Papierschnitzel, Fremdmaterial, wie Schmutz, Sand, Metall, Schaum und Kunststoffilme umfassen.

Sichter und Hydrozyklonreiniger werden verwendet, um das un­ erwünschte Material von der Pulpenflußströmung zu trennen. Die beiden Arten von Anlagen sind komplementär in ihren Leistungseigenschaften; Sichter trennen lange Partikel und lange, steife Holzpartikel sehr wirksam, während Reiniger am besten bei anorganischen Verunreinigungen und kurzen, stückförmigen Holzpartikeln arbeiten. Es ist klar, daß Sichter bzw. Siebe übergroße Partikel als Abfall bzw. Sieb­ rückstand zurückhalten, die zu groß sind, um durch die Öff­ nungen hindurchzutreten. Feine Pulpensiebe sind jedoch er­ forderlich, um auch unerwünschte Partikel zurückzuhalten, die klein genug sind, daß sie durch die Öffnungen hindurch­ treten.

Die Erfindung betrifft einen neuen Aufbau, der dazu dient, übergroße Partikel als Abfall bzw. Siebrückstand zurückzu­ halten, die zu groß sind, um durch die Öffnungen hindurch­ zutreten, und überdies dazu, mit hoher Leistung unerwünschte Partikel abzutrennen, die klein genug sind, daß sie durch die Öffnungen hindurchtreten können.

Der ideale Sichter teilt einen Zufluß bzw. eine Zufuhr­ strömung in zwei Auslaßströmungen derart, daß das brauch­ bare Material bzw. der Stoff kein unerwünschtes Material enthält und das unbrauchbare Material bzw. der Abfall oder Siebrückstand keine guten Fasern enthält. Die Wirksamkeit von praktischen Sichtern und Sichtersystemen wird durch das Maß beurteilt, mit dem sie von diesem Ideal abweicht. Der am meisten wünschenswerte Sichter bringt daher die Akzeptanz von unerwünschtem Material auf ein Minimum und minimiert auch das Zurückhalten von guten Fasern.

Die Erfindung besteht aus einer neuartigen Siebplatte zur Trennung von unerwünschten Material von einer Flüs­ sigkeitssuspension aus faserförmigem Material, welche den idealen Sichter besser annähert, als bisher verwendete Siebplatten.

Während vieler Jahre hatten Siebplatten eine kontinuier­ liche, glatte stromaufwärtige Oberfläche, wobei sich die Öffnungen von dieser Oberfläche weg erstreckten. Hohe Wirkungsgrade bei der Entfernung von Partikeln, die klein genug sind, um durch die Öffnungen hindurchzutreten, waren mit handelsüblichen Sichtermaschinen erzielbar. Der Durch­ satz pro Flächeneinheit einer Siebplatte war jedoch begrenzt und die Betriebsweise neigte zu Instabilitäten bei zu zu­ nehmender Zufuhrdichte bzw. zunehmend dichterer Konsistenz.

Seit kurzem wurden verschiedene Siebplattengestaltungen mit einer unregelmäßigen stromaufwärtigen Oberfläche handels­ üblich verfügbar. Diese Gestaltungen umfassen Nuten in der Siebplattenoberfläche, in welcher die Öffnungen gelegen sind, oder individuelle Vergrößerungen jeder Öffnung an der Sieb­ plattenoberfläche im allgemeinen Vergleich mit der gleichen Öffnungsgröße und Gestalt bei einer herkömmlichen Siebplatte;

Die sogenannten "Kontur"-Siebplatten haben einen erhöhten Durchsatz ermöglicht und eine verbesserte Stabilität bei zunehmender Zufuhrdichte, sie besitzen jedoch die Nach­ teile eines verminderten Trennungswirkungsgrades und eines erhöhten Energieverbrauchs. Der verminderte Trennungswir­ kungsgrad kann zu einem drastischen Anstieg von unerwünsch­ ten Partikeln, die klein genug sind, durch die Öffnungen hindurchzutreten, in brauchbaren Material führen. Diese Wirkung beruht auf unerwünschten Strömungsbedingungen un­ mittelbar stromaufwärts jeder Öffnung, die sich aus der Gestaltung dieser Kontur-Siebplatten ergeben. Überdies führen derartige bekannte Siebplatten in vielen Anlagen zu einer nicht ausreichenden Abnutzungslebensdauer, und zwar wegen der beträchtlichen Geometrieänderung, die sich aus einem verhältnismäßig kleinen Materialverlust aufgrund der Abnutzung einstellt. Beispiele herkömmlicher Siebplatten sind die Siebplatten, die in US-PS 45 29 520 und CA-PS 11 56 609 beschrieben sind.

Kurz gesagt wird gemäß der Erfindung eine Siebplattenober­ fläche geschaffen, die dem Suspensionsströmungspfad derart zugewandt ist, daß die Suspension an dieser Oberfläche vorbeiströmt. Öffnungen erstrecken sich von dieser Ober­ fläche durch die Siebplatte hindurch. Ausnehmungen, die im Abstand zu den Öffnungen angeordnet sind, sind zur Divergierung der Suspension ebenfalls auf dieser Ober­ fläche gebildet.

Die Siebplattenoberflächengestaltung hat eine besondere Anwendung beim Einsatz in einer Sichtervorrichtung. Kurz gesagt besitzt die Sichtervorrichtung einen Pulpeneinlaß, einen Abfallauslaß und einen Auslaß für brauchbares Ma­ terial bzw. Stoff. Die Siebplatte in dem Gehäuse ist derart positioniert, daß ein Fluidpfad von dem Pulpeneinlaß zum Abfallauslaß gebildet wird. Die Siebplatte besitzt Öff­ nungen, die sich von dem Fluidpfad durch die Siebplatte hindurch erstrecken. Die Öffnungen stehen in Fluidverbin­ dung mit dem Stoffauslaß. Die Siebplattenoberfläche, die dem Fluidpfad zugewandt ist, besitzt Ausnehmungen, bzw. Vertiefungen die derart gestaltet sind, daß sie die Pulpe in der Nähe dieser Oberfläche ablenken.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise unter Be­ zugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Sichters mit einer Siebplatte in zylindrischer Form;

Fig. 2 eine schematische Darstellung, wie dünne flexible Fasern von dem Sichter akzeptiert werden;

Fig. 3 eine schematische Darstellung wie erwünschte Par­ tikel, die klein genug sind, daß sie durch die Öffnungen hindurchtreten können, dazu neigen, aus der Strömung ausgestoßen zu werden;

Fig. 4 eine Teilansicht eines Abschnitts einer bevorzugten Ausführungsform der Siebplatte;

Fig. 5 eine Schnittansicht entlang der Linie 5-5 der Fig. 4;

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht einer zweiten bevorzug­ ten Ausführungsform einer Siebplatte;

Fig. 7 eine Schnittansicht entlang der Linien 7-7 der Fig. 6; und

Fig. 8 eine Teilansicht einer dritten bevorzugten Aus­ führungsform einer Siebplatte.

In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Wie in der Zeichnung und insbesondere in der Fig. 1 zu sehen ist, umfaßt eine Sichtervorrichtung 10 einen Pulpeneinlaß 12, einen Abfallauslaß 14 und einen Auslaß für brauchbares Material bzw. Stoffauslaß 16.

Eine Siebplatte 18 ist innerhalb des Gehäuses 10 angeordnet, um einen Fluidpfad 20 von dem Pulpeneinlaß 12 zum Abfall­ auslaß bzw. Auslaß für unbrauchbare Teilchen 14 zu bilden.

Die Siebplatte besitzt Öffnungen 22, die sich durch die Siebzone 23 von dem Fluidpfad 20 durch die Siebplatte 18 hindurch erstrecken. Die Öffnungen 22 stehen in Fluidver­ bindung mit dem Stoffauslaß 16, und zwar über die Kammer für brauchbares Material bzw. die Stoffkammer 24. Die Sieb­ platte kann Abschnitte ohne Öffnungen aufweisen, wie bei­ spielsweise die obere und untere Verlängerung 25 bzw. 27.

Der Rotor 26 wird über eine vertikale Welle 30 durch eine angetriebene Antriebsscheibe 28 gedreht.

Die Pulpe wird in den Pulpeneinlaß 12 eingeführt und durch den Fluidpfad 20 zum Abfallauslaß 14 geführt. Das brauch­ bare Material strömt durch die Öffnungen 22 in der zylindri­ schen Platte 18 in die Stoffkammer 24 und zum Stoffauslaß 16. Es ist erwünscht, die gute Faser, die nicht durch die Öffnungen 22 in der Siebplatte 18 hindurchtritt auf ein Minimum zu bringen und auch das unerwünschte Material, das durch diese Öffnungen hindurchtritt auf ein Minimum zu bringen.

Wenn die Pulpe mit hoher Geschwindigkeit an den Öffnungen 22 vorbeigefördert wird, wie in der Fig. 2 gezeigt, ist die stromaufwärtige Strömung, die durch jede Öffnung hindurch­ tritt gemäß der Erfindung unbehindert und bildet frei einen gefluteten Strahl bzw. ein Band mit erhöhter Geschwindig­ keit, die sich durch hohe Quer-Fluidschergradienten aus­ zeichnet. Die dünnen, flexiblen erwünschten Fasern falten sich ohne weiteres und werden mit dieser Bandströmung mit­ geführt und treten jeweils durch die Öffnung 22 hindurch als brauchbares erwünschtes Material. Die unerwünschten Partikel von ausreichend geringem Querschnitt, daß sie durch die Öffnungen hindurchtreten können, die als steife stabförmige "Splitter" 32 dargestellt sind, sind jedoch wie in der Fig. 3 gezeigt, verhältnismäßig groß gegenüber den Querabmessungen des jede Öffnung 22 annähernden Strö­ mungsbandes und erstrecken sich quer über die intensiven Fluidschergradienten. Die durch diese Partikel behinderten Differentialgeschwindigkeiten erzeugen Kräfte, welche die Partikel aus der Strömung ausstoßen, so daß derartige Par­ tikel schließlich dazu neigen, als Abfälle aus der Sichter­ vorrichtung ausgestoßen zu werden.

Die Fig. 4 ist eine Teilansicht einer zylindrischen Sieb­ platte für einen Sichter, wie er schematisch in der Fig. 1 gezeigt ist. Die Pfeile zeigen die allgemeine Strömungs­ richtung von dem Pulpeneinlaß 12 zum Abfallauslaß 14. Die tatsächliche Strömung der Pulpe in dem Fluidpfad 20 ist schraubenförmig. Die tatsächliche Strömung besitzt also eine axiale Komponente, wie sie durch die Pfeile in der Fig. 4 gezeigt ist, sowie eine Umfangskomponente, welche senkrecht zu den Pfeilen der Fig. 4 steht.

Die Siebplatte 40 besitzt eine Oberfläche, an der die Pulpe entlangströmt, und welche die umfangsmäßig getrenn­ ten, sich axial erstreckenden Nuten 42 aufweist, welche durch sich axial erstreckende Plateaus 44 getrennt sind. Jede Nut 42 ist durch Rampen 46 und 48 gebildet, die sich von benachbarten Plateaus 44 weg erstrecken und die am Boden der Nut 42 durch eine gekrümmte Fläche 50 mitein­ ander verbunden sind.

Öffnungen 52 erstrecken sich durch die Plateaus 44 hin­ durch. Die Öffnungen 52 sind in einer Vielzahl von umfangs­ mäßig beabstandeten Reihen bzw. Spalten angeordnet. Jede Reihe umfaßt eine Vielzahl von axial beabstandeten Öffnun­ gen. Die Nuten 42 können sich über die volle Länge der Siebplatte 18 erstrecken. Die Öffnungen 52 in jeder Reihe sind innerhalb der Siebzone 23 (Fig. 1) enthalten. Eine oder mehrere Reihen von Öffnungen können in jedem Plateau 44 vorgesehen sein.

Die tatsächliche Strömung der Pulpe im Verlauf vom Pulpen­ einlaß zum Abfallauslaß 14 verläuft ungefähr in Form einer Schraubenlinie. Wie in der Fig. 5 durch die Pfeile ange­ deutet, überquert die Pulpenströmung daher die Nut 42 und strömt dann über die Öffnungen 52. Während die Pulpe zu­ erst radial auswärts strömt (bezüglich der Achse des zylindri­ schen Siebs), nimmt die Strömungsfläche zu und die Strömungs­ geschwindigkeit vermindert sich zur Mitte der gekrümmten Fläche 50 hin, von wo aus die Pulpe radial einwärts entlang der Rampe 48 strömt und die Strömungsfläche sich vermindert und die Geschwindigkeit zunimmt. Diese Geschwindigkeitsver­ änderung hat den intensivsten Einfluß auf die Strömung un­ mittelbar benachbart zur Siebplattenoberfläche und einen progressiv verminderten Effekt mit zunehmender Entfernung von der Siebplattenoberfläche; der sich ergebende Geschwin­ digkeitsgradient verursacht Scherebenen, welche Flocken oder Klumpen von Fasern in individuell strömende Fasern mit geringster Turbulenz und geringstem Energieverbrauch aufbrechen. Als Ergebnis dieser Wirkung der Rampen 46 und 48 verhalten sich alle Partikel unabhängig und wünschens­ werte Fasern sind in der Lage, ohne weiteres in jeder Band­ flußströmung mitgeführt zu werden und durch die Öffnungen 52 zu fließen; unerwünschte Partikel hingegen neigen dazu, von jeder Bandflußströmung ausgestoßen zu werden und schließ­ lich als Abfall abgegeben zu werden.

Diese Gestaltung ist insbesondere dazu ausgebildet, eine abnutzungsfeste Konstruktion vorzusehen, wie eine Beschich­ tung, eine Elektroplattierung oder ein anderes Verfahren zur Schaffung einer überlegenen Abnutzungslebensdauer an den Rampen 46 und 48 und an der diese verbindenden ge­ krümmten Fläche 50.

Bei der Ausführungsform der Fig. 6 und 7 besitzt eine Sieb­ platte 60 eine Oberfläche, an welcher die Pulpe vorbei­ strömt, wobei sich die Öffnungen 66 von dem Fluidpfad durch die Siebplatte 60 hindurcherstrecken. Die Siebplattenober­ fläche umfaßt eine Vielzahl von Vertiefungen 62, die im Abstand zu den Öffnungen 66 angeordnet sind. Die Vertiefun­ gen bilden sich axial erstreckende Spalten bzw. Reihen von Ausnehmungen und sich umfangsmäßig erstreckende Reihen von Ausnehmungen. Das Muster der Öffnungen relativ zu jeder Vertiefung ändert sich mit den Öffnungs- und Vertiefungs­ durchmessern, jedoch besteht die bevorzugte Anordnung aus einer Gruppe von Öffnungen, die in einem quadratischen, hexagonalen oder oktogonalen, sich gegenseitig durchdringenden Mustern um jede Vertiefung herum angeordnet sind. Vor­ zugsweise erstrecken sich die Vertiefungen 62 und die Öffnungen 66 vollständig um das Sieb herum. Nur einige von ihnen sind in der Fig. 6 gezeigt.

Die in den Fig. 6 und 7 gezeigte Ausführungsform der Siebplatte eignet sich besonders zur Verwendung in einem Zentrifugalsichter, in welchem die Fraktionierung grober von feinen Fasern erfolgt. Die mit Vertiefungen versehene Oberfläche lenkt die verdickte Pulpenschicht in der Nähe der Siebplatte ab, wodurch Scherebenen erzeugt werden, welche Flocken oder Klumpen von Fasern in einzeln strömende Fasern aufbrechen.

Bei der Ausführungsform der Fig. 8 besitzt die Siebplatte 70 eine Vielzahl von Ausnehmungen in Form von Nuten 72, die in Richtung des schraubenförmigen Strömungspfades der Pulpe orientiert und durch gekrümmte Oberflächen 74, welche benachbarte Nuten miteinander verbinden, getrennt sind. Öffnungen in Form von Schlitzen 76 erstrecken sich durch die Gipfel der gekrümmten Oberflächen 74. Wenn das Sieb ein Zylinder ist, ist eine Vielzahl von Umfangsreihen von Schlitzen vorgesehen, wobei jede Reihe eine Vielzahl von Schlitzen 76 umfaßt, und wobei benachbarte Reihen von Schlitzen durch eine Umfangsnut 72 getrennt sind.

Die Nuten 72 haben die Funktion, unerwünschte zurückge­ haltene Partikel abzulenken und von den Sieböffnungen weg zuführen, so daß mehr wünschenswerte Fasern und weniger unerwünschtes Material durch die Schlitze 76 hindurch akzeptiert wird. Das heißt, daß die Nuten 72 die Funktion aus­ führen, das zurückgewiesene bzw. Abfallmaterial und schwere anorganische Stoffe entlang der Nuten zu fördern, so daß die unerwünschten Abfallstoffe nicht zu oft an einem Schlitz 76 vorbeiströmen, als sie es ohne die Nuten 72 würden.

Je öfter nämlich ein Abfallstoff an einem Schlitz 76 vorbeiströmt, um so wahrscheinlicher tritt er durch diesen Schlitz hindurch; die Anordnung der Nuten 72 vermindert also die Zahl der unerwünschten Abfallstoffe, welche durch die Schlitze 76 hindurchtreten.

Claims (14)

1. Sichtervorrichtung für Pulpe mit einem Gehäuse, welches einen Pulpeneinlaß besitzt, einen Abfallauslaß und einen Stoffauslaß, ferner mit einer Siebplatte in dem Gehäuse, die derart positioniert ist, daß sie einen Fluidpfad von dem Pulpeneinlaß zu dem Abfallauslaß bildet, wobei die Siebplatte Öffnungen besitzt, welche sich von dem Fluidpfad durch die Siebplatte hindurch erstrecken und in Fluidverbindung mit dem Stoffauslaß stehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Siebplattenober­ fläche, die dem Fluidpfad zugewandt ist, Vertiefungen besitzt, welche derart ausgebildet sind, daß sie die Pulpe in der Nähe der Oberfläche ablenken.

2. Sichtervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Vertiefungen sich axial erstreckende Nuten sind, die durch Plateaus getrennt sind, und daß sich die Öffnungen durch die Plateaus hindurcherstrecken.

3. Sichtervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine Vielzahl von Spalten von axial beabstandeten Öffnungen in jedem Plateau vorgesehen sind.

4. Sichtervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Nuten und die Öffnungen in jeder Spalte sich über die volle Länge der Siebplatte erstrecken.

5. Sichtervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jede Nut durch Rampen geformt ist, welche sich von benachbarten Plateaus weg erstrecken und am Boden der Nut miteinander ver­ bunden sind.

6. Sichtervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Vertiefungen als Grübchen ausgebildet sind.

7. Sichtervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Vertiefungen axial getrennte Nuten sind, die durch gekrümmte Flächen ge­ trennt sind, welche benachbarte Nuten miteinander ver­ binden, und daß die Öffnungen sich durch die gekrümmten Flächen hindurcherstrecken.

8. Sichtervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Öffnungen eine Vielzahl von umfangsmäßig getrennten Öffnungen in den Gipfeln der gekrümmten Flächen sind.

9. Sichtervorrichtung nach Anspruch 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Öffnungen sich quer erstreckende Schlitze bezüglich der Nuten sind.

10. Sichtervorrichtung zur Trennung von brauchbaren Teilchen aus einer Fasermaterial-Flüssigkeitssuspension, mit einer Oberfläche, an der man die Suspension vorbeiströmen läßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche Öffnungen besitzt, welche sich hiervon durch die Siebplatte erstrecken, sowie Vertiefungen, die zur Ablenkung der Suspension gestaltet sind.

11. Siebplatte nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Vertiefungen Nuten sind, welche durch Plateaus getrennt sind, und daß sich die Öffnungen durch die Plateaus erstrecken.

12. Siebplatte gemäß Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Vielzahl von Spalten von ausgerichteten Öffnungen in jedem Plateau vorgesehen ist.

13. Siebplatte nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Vertiefungen Grübchen sind.

14. Siebplatte nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Vertiefungen Nuten sind, welche durch gekrümmte Flächen getrennt sind, welche benachbarte Nuten miteinander verbinden, und daß die Öffnungen Schlitze in den Gipfeln der gekrümmten Flächen sind.