DE3917151A1 - Vorrichtung zum sieben einer zellulosefaserbrei-suspension - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Sieben einer Zellulosefaserbrei-Suspension mit einem langgestreckten Gehäuse und mit einer sich durch das Gehäuse erstreckenden Rotorwelle, wobei das Gehäuse mit einem Einlaß für die Sus­ pension versehen ist und wenigstens einen ersten Siebab­ schnitt und einen zweiten Siebabschnitt enthält, von denen jeder ein auf der Rotorwelle montiertes Rotorelement und eine mit diesem zusammenwirkende und eine äußere Kammer für die durchgelassene Fraktion sowie eine innere Sieb­ kammer begrenzende zylindrische Siebvorrichtung enthält, wobei der erste Siebabschnitt eine mit der Siebkammer des ersten Siebabschnitts in Verbindung stehende Einlaß­ kammer und eine mit der Siebkammer des ersten Siebab­ schnitts verbundene Auslaßkammer für die Austragung einer ersten zurückgehaltenen Fraktion enthält, und wobei der zweite Siebabschnitt eine mit der Siebkammer des zweiten Siebabschnitts verbundene Auslaßkammer zum Austragen einer zweiten zurückgehaltenen Fraktion aus der Vorrichtung ent­ hält, und wobei die Kammer für die durchgelassene Fraktion des zweiten Siebabschnitts einen Auslaß für die Austragung der abgesiebten Fasersuspension enthält.

Siebvorrichtungen zum Sieben von Zellstroffbrei sind beispielsweise bekannt durch US-PS 46 80 108 und US-PS 81 73 333. Jedoch enthält die in der US-PS 46 80 108 offenbarte Siebvorrichtung zwei Siebabschnitte, die nahe beieinander angeordnet sind, und es ist beabsichtigt, zwei verschiedene durchgelassene Fraktionen aus der Siebvor­ richtung auszutragen. Die in der US-PS 81 73 333 offenbarte Vorrichtung besteht aus zwei Teilen, die voneinander mit Abstand angeordnet sind, wobei jede Vorrichtung ein zylindrisches Gehäuse enthält. Auch hier besteht die Absicht, aus jedem Teil der Vorrichtung eine durchgelassene Fraktion auszutragen, wobei die zurückgehaltene Fraktion oder Holzschnitzel aus dem ersten Teil als eingeführte Suspension in dem zweiten Teil verwendet wird.

Um eine durchgelassene Fraktion aus einer Siebvorrichtung nochmals zu sieben, sind bisher ein zusätzlicher Zeitauf­ wand und mehrere getrennte Siebvorrichtungen verwendet worden, die individuell angetrieben worden sind und hinter­ einander angeordnet gewesen sind. Eine solche Anlage ist teuer, erfordert einen beträchtlichen Raum, und es ist der Leistungsverbrauch hoch. Außerdem ist für die Strömungs­ messung eine verhältnismäßig umfangreiche Meßgeräteausrüstung erforderlich.

Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Siebvorrichtung, die eine kompakte, d.h. Platz sparende Einheit darstellt, welche wenigstens zwei Siebabschnitte zum Sieben einer durchgelassenen Fraktion enthält, die von einem unmittelbar vorhergehenden Siebabschnitt der kompakten Einheit erhalten worden ist, wobei die Rotorelemente von einer den Leistungs­ bedarf reduzierenden gemeinsamen Rotorwelle angetrieben werden. Die Meßgeräteausstattung für die Strömungsmessung ist einfacher, da sie nur für die zurückgehaltene Fraktion und die die Siebvorrichtung verlassende durchgelassene Fraktion erforderlich ist.

Die Erfindung ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßkammer des ersten Siebabschnittes einen für das Austragen der ersten zurückgehaltenen Fraktion aus der Vorrichtung vorgesehenen Auslaß enthält, daß die Kammer für die durchgelassene Fraktion des ersten Siebabschnitts über eine Verbindung in offener Verbindung mit der Siebkammer des zweiten Siebabschnitts steht, um die in dem ersten Siebab­ schnitt in Form einer durchgelassenen Fraktion gesiebte Faser­ suspension für eine erneute Absiebung in den zweiten Siebab­ schnitt zu leiten, und daß der Auslaß der Kammer für die durchgelassene Fraktion für die wiederholte Austragung gesiebter Fasersuspension in Form einer abschließend durchgelassenen Fraktion vorgesehen ist.

Die Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung an Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 schematisch eine erste Ausführung der erfindungs­ gemäßen Siebvorrichtung, teilweise in einem Längsschnitt,

Fig. 2 schematisch eine zweite Ausführung der erfindungs­ gemäßen Siebvorrichtung, teilweise in einem Längsschnitt.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Siebvorrichtung mit einem langgestreckten Gehäuse 1, das im wesentlichen durch eine äußere Zylinderwand 2 und zwei Stirnwände 3, 4 gebildet ist. Die Siebvorrichtung enthält eine langgestreckte horizontale Rotorwelle 5, die sich durch die Stirnwände 3, 4 hindurch erstreckt und an einem Ende mit einer geeigneten Antriebs­ vorrichtung 6 versehen ist, um die Rotorwelle 5 in die durch den Pfeil angezeigte Richtung zu drehen. Geeignete Lager und Dichtungseinheiten 7 sind auf der Rotorwelle 5 vorge­ sehen, um diese gegen die Stirnwände 3, 4 abzudichten.

Die Siebvorrichtung wird von einem Ständer mit nicht darge­ stellten äußeren, nicht gezeigten Lagern für die beiden Endteile der Rotorwelle 5, die außerhalb des Gehäuses 1 liegen, gelagert.

Das Gehäuse 1 ist in einen ersten Siebabschnitt 8 und einen zweiten Siebabschnitt 9 unterteilt, der in axialer Richtung hinter dem ersten Siebabschnitt liegt. Jeder Siebabschnitt enthält eine Siebvorrichtung 10, 11 und ein Rotorelement 12, 13. Der erste Siebabschnitt 8 ist mit einer Einlaßkammer 14 ver­ sehen, die nahe der einen Stirnwand 3 angeordnet ist, während der andere Siebabschnitt 9 mit einer Auslaßkammer 15 versehen ist, die nahe der anderen Stirnwand 4 angeordnet ist.

Nach der Erfindung enthält der erste Siebabschnitt 8 auch eine Auslaßkammer 16.

Das Gehäuse 1 ist mit einem Einlaß 17 versehen, der mit der Einlaßkammer 14 für die zu siebende Fasersuspension, das ist die eingeführte Suspension, verbunden ist. Ein Auslaß 18 ist mit der Auslaßkammer 16 des ersten Siebabschnitts 8 für die nach einer ersten primären Siebung verbleibenden Fraktion, das ist die erste zurückgehaltene Fraktion, ver­ bunden. Ein Auslaß 19 ist mit der Auslaßkammer 15 des zweiten Siebabschnitts 9 für die nach einer zweiten primären Siebung verbleibenden Fraktion, das ist die zweite zurückgehaltene Fraktion, verbunden. Ferner ist ein Auslaß 20 mit dem zweiten Siebabschnitt 9 für die abgesiebte feinere Fraktion, das ist die abschließend durchgelassene Fraktion, verbunden.

In der Einlaßkammer 14 ist die Rotorwelle 5 mit mehreren Flügeln 21 versehen, beispielsweise mit 4 Flügeln wie es in der Zeichnung gezeigt ist. Die Flügel sind so ausgebildet, daß sie die Fasersuspension (eingeführte Suspension), die durch den Einlaß 17 eintritt, axial nach vorwärts in den ersten Sieb­ abschnitt 8 fördert. In jeder Auslaßkammer 15, 16 ist die Rotorwelle 5 mit mehreren Flügeln 22, 23 versehen, zum Beispiel mit 4 Flügeln wie es in der Zeichnung gezeigt ist, die so ausgebildet sind, daß sie die nach der jeweiligen primären Siebung verbleibende Fraktion, das ist die erste zurückge­ haltene Fraktion bzw. die zweite zurückgehaltene Fraktion, in radialer Richtung aus der Siebvorrichtung austragen. Be­ sondere Schaufelräder können wahlweise auf der Rotorwelle 5 in jeder Auslaßkammer 15, 16 montiert sein.

Jedes Rotorelement 12, 13 enthält einen zylindrischen, zentralen Körper 24, 25 und mehrere Vorsprünge 26, 27, die an dem zylindrischen Körper 24, 25 befestigt sind, und die aus Rippen, Flügeln oder, wie in der Zeichnung gezeigt, Blättern bestehen kann. 4 Blätter 26, 27 sind in der gezeig­ ten Ausführung verwendet, jedoch kann die Anzahl in Abhängig­ keit von der Kapazität der Siebvorrichtung, den Siebeigen­ schaften der Fasersuspension und so weiter verändert werden.

Jede Siebvorrichtung 10, 11 besteht aus einer Siebplatte, die konzentrisch zur Rotorwelle 5 angeordnet ist und geeignete Sieböffnungen 28, 29 in Form von Löchern oder Schlitzen ent­ hält, durch die die feinere Fraktion der Fasersuspension in Form einer ersten durchgelassenen Fraktion bzw. einer ab­ schließenden durchgelassenen Fraktion abgetrennt wird. Die Siebplatte 10 des ersten Siebabschnittes 8 ist mit seinem stromaufwärts gelegenen Ende an der Zylinderwand 2 an einem radial verzahnten Teil 30 befestigt, wobei dieser Teil 30 die Einlaßkammer 14 umgibt. In der in Fig. 1 gezeigten Aus­ führung ist die Siebplatte 11 des zweiten Siebabschnittes 8 mit ihren gegenüberliegenden Enden an der Zylinderwand 2 an einem sich radial erstreckenden Teil 31 befestigt.

Jede Siebplatte 10, 11 begrenzt nach auswärts eine ringför­ mige Kammer 32, 33 für eine durchgelassene Fraktion, und zwar zwischen sich selbst und der Zylinderwand 2, und nach einwärts eine ringförmige Siebkammer 34, 35 zwischen sich selbst und dem zentralen Körper 24, 25 auf der Rotorwelle 5.

Die Blätter 26, 27 der Rotoren 12, 13 verlaufen entlang dem zylindrischen Körper 24, 25 und radial nach auswärts von diesem bis in die Nähe der jeweiligen Siebplatte 10, 11, sodaß zwischen der äußeren freien Längskante jedes Blattes 26, 27 und der Innenseite der Siebplatte 10, 11 ein geeigneter schmaler Raum gebildet wird, was sicherstellt, daß die Blätter 26, 27 entlang der inneren zylindrischen Siebflächen der Siebplatten 10, 11 passieren, ohne daß sie mit diesen während der Drehung der Rotorwelle 5 in Berührung kommen. In der in Fig. 1 ge­ zeigten Ausführung haben die Blätter 26, 27 eine in Richtung der Rotorwelle 5 verlaufende Ausdehnung in den Bereichen der Siebplatten 10, 11. Wahlweise können die Blätter in geeigneter Weise geneigt sein, schraubenförmig um die Rotorwelle herum­ laufen, wobei sie so gerichtet sind, daß sie eine Förderung der Fasersuspension außer in radialer Richtung auch in axialer Richtung bewirken.

Jede Siebkammer 34, 35 steht in axialer Richtung in direkter, d.h. offener, stromabwärts gerichteter Verbindung mit der Auslaßkammer 16 bzw. 15. Die Kammer 32 für die durchgelassene Fraktion des ersten Siebabschnittes 8 steht über eine innere Verbindung 36, die in der in Fig. 1 gezeigten Ausführung sich axial zwischen der Zylinderwand 2 und einer inneren Trennwand 37 und einem kleinen Teil der Rotorwelle 5 erstreckt, in offener Verbindung mit der Siebkammer 15 des zweiten Siebabschnittes 8. Die innere Trennwand 37 begrenzt somit und umgibt die Auslaß­ kammer 16 des ersten Siebabschnittes 8, und sie besitzt einen zylindrischen Teil 38 mit vorzugsweise gleichem Durchmesser wie die Siebplatte 10. Dieser Teil 38 kann als dichte Ver­ längerung der Siebplatte 10 ausgebildet sein. Nach der in Fig. 1 gezeigten Ausführung enthält die Verbindung 36 einen Ringraum 39, welcher den zylindrischen Teil 38 der Trennwand 37 umgibt, und danach eine Einlaßkammer 40 zur Siebkammer 35 des zweiten Siebabschnittes 8.

In der in Fig. 1 gezeigten Ausführung hat der zylindrische Körper 25 des zweiten Siebabschnittes 9 einen größeren Durch­ messer als der zylindrische Körper 24 des ersten Siebab­ schnittes, und es haben die freien Kanten der Rotorblätter 27 im zweiten Siebabschnitt 9 einen radial größeren Abstand von der Rotorwelle 5 als im Falle der Rotorblätter 26 im ersten Siebabschnitt 8. Die erstgenannten Rotorblätter 27 erreichen somit eine größere Umfangsgeschwindigkeit als die letztgenannten Blätter 26. In dieser Ausführung ist somit die Kammer 33 für die durchgelassene Fraktion des zweiten Siebabschnittes 9 in einem größeren radialen Abstand von der Rotorwelle 5 angeord­ net als die Kammer 32 für die durchgelassene Fraktion des ersten Siebabschnittes 8.

Fig. 2 zeigt eine andere Ausführung einer Siebvorrichtung nach der Erfindung. In dieser Ausführung ist die Siebvor­ richtung derjenigen nach Fig. 1 sehr ähnlich, wobei der Unterschied nur in der Ausbildung des zweiten Siebab­ schnittes besteht. Die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 werden deshalb auch in Fig. 2 verwendet. In der Siebvorrichtung nach Fig. 2 liegt somit die Kammer für die durchgelassene Fraktion in dem Gehäuse 1 ohne Erweiterung der Zylinderwand 2. Die beiden Kammern 32, 33 für die durch­ gelassene Fraktion liegen somit in gleichem radialen Abstand von der Rotorwelle 5. Ferner haben die beiden Siebplatten 10, 11 die gleiche radiale Abmessung, was auch für die beiden Rotor­ elemente 12, 13 gilt. Wenn es aber gewünscht wird, können die beiden zylindrischen Körper 24, 25 der Rotorwelle 5 ver­ schiedene Durchmesser haben. In jedem Falle sind die Sieb­ kammern 34, 35 der beiden Siebabschnitte 8, 9 in axialer Richtung miteinander ausgerichtet. In dieser Ausführung haben somit die Rotorblätter 26, 27 der beiden Rotorelemente 12, 13 die gleiche Umfangsgeschwindigkeit, was allgemein zu bevorzugen ist. Ferner wird durch die Anordnung der Kammer 33 für die durchgelassene Fraktion des zweiten Siebabschnittes 8 näher an der Rotorwelle 5 Raum eingespart.

Die beschriebenen Siebvorrichtungen sind insbesondere geeignet für Doppelsiebungs-Zellstoffbrei mittlerer Konzentraion, d.h. von etwa 6 bis 15%. Während des Betriebes ist die Siebvor­ richtung in jedem Falle vollständig mit der Fasersuspension gefüllt, die unter Druck durch die Vorrichtung strömt. Die Rotorwelle 5 wird angetrieben, sodaß die Rotorblätter 26 im ersten Siebabschnitt 8 in der Vorrichtung nach Fig. 1 und die Rotorblätter 26, 27 in den beiden Siebabschnitten 8, 9 in der Vorrichtung nach Fig. 2 eine Umfangsgeschwindigkeit von 20 bis 25 m/sec. erreichen. Die Rotorblätter 26, 27 laufen somit entlang den zylindrischen, inneren Siebflächen der Siebplatten 10, 11 mit einer ausreichend hohen Geschwindig­ keit, sodaß die Fasersuspension Scherkräften und Pulsationen unterworfen wird, die zu Turbulenzen führen. Die Fasersuspen­ sion wird durch diese Wirkungen in einen fluidisierten Zustand umgewandelt, d.h. in einen leicht fließenden Zustand, in dem sich die Fasern in Bezug aufeinander leichter bewegen können.

Die beschriebenen Siebvorrichtungen stellen kompakte Einheiten für die Doppelsiebung in einem ersten Primärsieb und einem zweiten Primärsieb dar, wozu früher zwei getrennte Siebvor­ richtungen mit jeweils eigenem Antrieb erforderlich gewesen sind. Die zugeführte Fasersuspension, d.h. die eingeführte Suspension, strömt durch die Einlaßkammer 14 in die Sieb­ kammer 34 des ersten Siebabschnittes, in dem die Rotorblätter 26, die mit der Siebplatte 10 zusammenwirken, die Fasersus­ pension so beeinflussen, daß diese Fasersuspension zur gleichen Zeit fluidisiert wird, wenn die Faserbündel aufgebrochen werden. Die zurückgehaltene Fraktion aus dem ersten Siebab­ schnitt 8 wird durch den Auslaß 18 zu einer Vorrichtung für eine besondere Behandlung gefördert, während die erste erhal­ tene durchgelassene Fraktion durch die offene Verbindung 36 und weiter in den zweiten Siebabschnitt 9 gedrängt wird, wo sie in ähnlicher Weise einer zweiten Primärsiebung unter­ worfen wird. Die zweite oder abschließende durchgelassene Fraktion wird durch den Auslaß 20 für eine weitere Behandlung in der Prozeßlinie herausgefördert, während die zurückgehalte­ nen Fraktionen von den beiden Primärsiebungen von der Siebvor­ richtung entfernt werden, und zwar vorzugsweise für eine be­ sondere Behandlung, die eine Wiedergewinnung einer zusätzlichen durchgelassenen Fraktion ermöglicht.

Claims (10)

1. Vorrichtung zum Sieben einer Zellulosefaserbrei- Suspension mit einem langgestreckten Gehäuse (1) und mit einer sich durch das Gehäuse erstreckenden Rotorwelle (5), wobei das Gehäuse mit einem Einlaß (17) für die Suspension versehen ist und wenigstens einen ersten Siebabschnitt (8) und einen zweiten Siebabschnitt (9) enthält, von denen jeder ein auf der Rotorwelle (5) montiertes Rotorelement (12, 13) und eine mit diesem zusammenwirkende und eine äußere Kammer (32, 33) für die durchgelassene Fraktion sowie eine innere Siebkammer (34, 35) begrenzende zylindrische Siebvorrichtung (10, 11) enthält, wobei der erste Siebabschnitt (8) eine mit der Siebkammer (34) des ersten Siebabschnitts (8) in Verbindung stehende Einlaßkammer (14) und eine mit der Siebkammer (34) des ersten Siebabschnitts (8) verbundene Auslaßkammer für die Austragung einer ersten zurückgehaltenen Fraktion enthält, und wobei der zweite Siebabschnitt (9) eine mit der Siebkammer (35) des zweiten Siebabschnitts (9) verbundene Auslaßkammer (15) zum Austragen einer zweiten zurückgehaltenen Fraktion aus der Vorrichtung enthält, und wobei die Kammer (33) für die zurückgehaltene Fraktion des zweiten Siebabschnitts (9) einen Auslaß (20) für die Austragung der abgesiebten Faser­ suspension enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaß­ kammer (16) des ersten Siebabschnitts (8) einen für das Austragen der ersten zurückgehaltenen Fraktion aus der Vor­ richtung vorgesehenen Auslaß (18) enthält, daß die Kammer (32) für die durchgelassene Fraktion des ersten Siebabschnitts (8) über eine Verbindung (36) in offener Verbindung mit der Siebkammer (35) des zweiten Siebabschnitts (9) steht, um die in dem ersten Siebabschnitt (8) in Form einer durchgelassenen Fraktion abgesiebte Fasersuspension für eine erneute Absiebung in den zweiten Siebabschnitt (9) zu leiten, und daß der Auslaß (20) der Kammer (33) für die durchgelassene Fraktion für die wiederholte Austragung abgesiebter Faser­ suspension in Form einer abschließend durchgelassenen Frak­ tion vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verbindung (36) einen im Gehäuse angeord­ neten Ringraum (39) enthält, der radial einwärts durch einen im wesentlichen zylindrischen Teil (38) einer Trennwand (37) von der Auslaßkammer (16) für den ersten Siebabschnitt (8) abgetrennt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verbindung eine zwischen dem Ringraum (39) und der Siebkammer (35) des zweiten Siebabschnitts (9) liegende Einlaßkammer (40) enthält.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß (18) der Auslaßkammer (16) des ersten Siebabschnitts (8) aus wenigstens einer im wesentlichen radial gerichteten Rohrverbindung besteht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jedes Rotorelement (12, 13) mehrere Flügel (26, 27) oder dergleichen enthält, die sich entlang der Rotor­ welle (5) und in radialer Richtung von der Rotorwelle weg erstrecken, sodaß die freie äußere Längskante der Flügel (26, 27) nahe an der Siebfläche der Siebvorrichtung (10, 11) liegt, ohne diese jedoch zu berühren.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (33) für die durch­ gelassene Fraktion des zweiten Siebabschnitts (9) mit größerem radialen Abstand von der Rotorwelle (5) als die Kammer (32) für die durchgelassene Fraktion des ersten Siebabschnitts (8) angeordnet ist und daß die freien Kanten der Rotorflügel (26, 27) der Rotorelemente (12, 13) im zweiten Siebabschnitt (9) mit größerem radialen Abstand von der Rotorwelle (5) ange­ ordnet sind als im ersten Siebabschnitt (8) (Fig. 1).

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kammer (32) für die durchgelassene Fraktion des ersten Siebabschnitts (8) in axialer Richtung im wesent­ lichen mit der Siebkammer (35) des zweiten Siebabschnitts (9) ausgerichtet ist.

8. vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (32, 33) für die durchgelassene Fraktion der beiden Siebabschnitte (8, 9) im wesentlichen mit gleichem radialen Abstand von der Rotor­ welle (5) angeordnet sind und daß die Siebkammer (34) des ersten Siebabschnitts (8) in axialer Richtung mit der Sieb­ kammer (35) des zweiten Siebabschnitts (9) ausgerichtet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der abzusiebende Zellulosebrei im mittleren Konzentrationsbereich liegt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie in ein geschlossenes Druck­ system eingeschaltet ist.