DE4006633A1 - Apparat zum fraktionieren von fasersuspension - Google Patents

Description

Diese Erfindung betrifft einen Apparat zum Fraktionieren von Fasersuspension und ganz besonders einen Apparat mit einer im horizontalen Querschnitt bevorzugt runden Kammer mit einer Ein­ lauföffnung für die zu fraktionierende Fasersuspension am Ober­ teil und einer Auslauföffnung für die erste Fraktion am Unter­ teil. Außerdem ist in der Kammer ein im wesentlichen um seine Vertikalachse zu rotierendes, im horizontalen Querschnitt im wesentlichen rundes, an seinen Stirnseiten gegenüber der Kammer verschlossenes Sieb angeordnet. Der Siebmantel weist zahlreiche Öffnungen und das Siebinnere eine Ablauföffnung für die zweite Fraktion auf.

Drucksortierer des oben umrissenen Typs hat man bisher bereits zum Fraktionieren von diversen Feststoffen in wäßriger Suspen­ sion und besonders zum Trennen der Zellulosefasern von gröberen Faserbündeln eingesetzt. Bei diesen bereits bekannten Drucksor­ tierern erfolgt das Sortieren des Feststoffes nach Partikelgrö­ ße. Bei diesen Apparaten ist in einer zylindrischen Kammer eine um ihre Vertikalachse rotierende gleichfalls zylindrische Siebtrommel angeordnet, deren Mantel runde oder längliche Öffnun­ gen aufweist. Bei diesen Drucksortierern hat man durch passende Wahl der Lochgröße, -form und -dichte auf das Sortierergebnis und die Verstopfungsfreiheit der Sieblöcher Einfluß zu nehmen versucht. Das Verstopfen der Offnungen hat man u. a. durch die Sieboberfläche bestreichende Flügel oder durch unebene Form des Siebmantels, zum Beispiel wellige Form, zu verhindern ver­ sucht.

Bei allen bekannten Lösungen basiert das Sortieren auf folgendem Prinzip: Durch Regelung der Größe, Form oder Dichte der im zylindrischen Mantel der Siebtrommel befindlichen Öffnungen versucht man das Sortierergebnis dergestalt zu steuern, daß die unterschiedlich großen oder unterschiedlich geformten Fest­ teilchen wie Fasern und Stippen voneinander getrennt und ver­ schiedenen Fraktionen zugeordnet werden. Der Nachteil dieser an sich bekannten Drucksortierer besteht in der Verstopfungsan­ fälligkeit der Löcher oder Schlitze der Siebtrommel.

Mit der vorliegenden Erfindung soll somit ein Apparat zum Frak­ tionieren von Fasersuspension geschaffen werden, der frei von den vorgenannten Mängeln ist. Anders als bei den oben umrissenen Lösungen, bei denen die Feststoffsortierung nach Partikelgröße erfolgt, werden die Feststoffteilchen und speziell die Fasern auf Grund des spezifischen Gewichts in zwei Fraktionen, nämlich eine feine und leichte und entsprechend eine grobe und schwere Fraktion getrennt. Auch der erfindungsgemäße Drucksortierer hat eine rotierende Siebtrommel mit geschlitztem Mantel, aber diese Schlitze können im Vergleich zur Feststoffpartikelgröße so groß gestaltet werden, daß keine Verstopfungsgefahr be­ steht. Trotzdem werden die größen- und wichtemäßig verschiede­ nen Partikel zuverlässig in einzelne Fraktionen sortiert.

Bei dem erfindungsgemäßen Apparat besteht der Siebmantel aus übereinander angeordneten, in einem gewissen Abstand voneinander befestigten, im wesentlichen parallel zueinander verlaufenden Lamellen, die oder deren Außenränder schräg nach unten weisen. Bei der vorliegenden Erfindung wird somit das von anderen Verbin­ dungen her bekannte Tellerscheideprinzip zum Fraktionieren von Fasersuspension im Drucksortierer zur Anwendung gebracht, wobei also hier die früher benutzten Siebmantellöcher oder -schlitze durch sog. Minilamellen ersetzt werden.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist also der Siebtrommel-Sieb­ mantel des Drucksortierers durch eine Minilamellenkonstruktion ersetzt, bei der man mit Hilfe von Zentrifugalkraft, bewirkt durch Rotieren der Siebtrommel, die schwerere Faserfraktion auf die schräg nach unten weisende Fläche der Lamellen, etwa deren Außenränder, abscheidet, während die leichtere Fraktion infolge des Differenzdruckes zwischen den Lamellen hindurch ins Innere der Siebtrommel fließt.

Das Tellerscheideprinzip wurde bisher bereits u.a. in Molke­ rei-Separatoren sowie in Tellerklärapparaten für Abwasser und ölhaltiges Wasser angewendet. Bei diesen scheidet sich der schwerere Bestandteil der Suspension auf eine entweder mit der Schwerkraft- oder der Zentrifugalkraftrichtung einen Winkel einschließende Fläche ab und fließt in Kraftrichtung über diese Fläche ab. Der leichtere Bestandteil bewegt sich auf der anderen, dazu parallelen Fläche auf der vom Kraftvektor abgewand­ ten Seite in entgegengesetzte Richtung. Bei diesen bereits be­ kannten Lösungen haben die parallelen Flächen einen relativ großen gegenseitigen Abstand, und auch die Länge der Flächen, d. h. der Scheideraum, ist groß. Das oben genannte Tellerschei­ deprinzip wird nun in modifizierter Form auf Faserstoffsortie­ rer der Zellstoffindustrie angewendet. Diese Sortierer stehen unter hydraulischem Druck, und in ihnen wird die zu fraktionie­ rende Fasersuspension in eine heftige Rotationsbewegung versetzt. Abweichend von den früheren Drucksortierern werden jedoch hier die Zellulosefasern und die Stippen auf Grund ihres spezifischen Gewichts voneinander getrennt; auf diese Weise läßt sich die Qualität des aus Zellulosefasern hergestellten Papiers beträcht­ lich verbessern.

Bei dem erfindungsgemäßen Apparat beträgt die Außenrandneigung der Siebtrommellamellen gegenüber der Horizontalen bevorzugt etwa 30 bis 50°. Im Gegensatz zu den bereits bekannten Teller­ scheidern ist beim erfindungsgemäßen Apparat die radiale Ausdeh­ nung der Siebtrommellamellen, d. h. deren Breite relativ gering; sie beträgt bevorzugt das etwa 2- bis 10fache, zum Beispiel das 3- bis 5fache des gegenseitigen Lamellenabstandes. Obgleich sich die Lamellen nahe beieinander befinden, so sind sie doch im Verhältnis zu den zu sortierenden Faserfraktionen so weit voneinander entfernt, daß keine Verstopfungsgefahr besteht.

Die Lamellen sind bevorzugt ringförmig gestaltet und mit kleinem gegenseitigen Abstand übereinander gestapelt und durch vertikale Leisten zu einem zylindrischen Lamellenpaket zusammengefügt. Obgleich der Außenrand der Lamellen geneigt ist, kann ihr Innen­ rand im wesentlichen horizontal verlaufen. Die radiale Breite der Lamellen beträgt somit bevorzugt etwa 10 bis 30 mm.

Das obere Ende des zylindrischen Lamellensiebes ist bevorzugt durch einen Deckel verschlossen, während das untere Ende auf dem Kammerboden sitzt. Das untere Ende des Siebes kann dabei offen sein, wobei dann der Kammerboden bevorzugt eine zentrische Öffnung zum Ableiten der zweiten Fraktion aus dem Siebinneren über den Kammerboden aufweist.

Die Einlauföffnung für die Fasersuspension kann tangential und übereinstimmend mit der Siebdrehrichtung am oberen Kammerende angeordnet werden um so im Inneren der Kammer einen möglichst starken Wirbel zu erzeugen.

Die Ablauföffnung für die erste Fraktion befindet sich bevor­ zugt auf der zur Einlauföffnung entgegengesetzten Seite des Siebes am Unterteil der Kammerwand; dadurch wird vermieden, daß die Fasersuspension von der Einlauföffnung direkt zu besag­ ter Ablauföffnung fließt.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beige­ fügte Zeichnung, in der Fig. 1 den erfindungsgemäßen Drucksor­ tierer im Vertikalschnitt und Fig. 2 einen Teilschnitt durch die Lamellenwand des Siebes in vergrößertem Maßstab zeigt, im einzelnen beschrieben.

In Fig. 1 trägt die als stehender Zylinder ausgeführte geschlos­ sene Kammer des Drucksortierers die Bezugszahl 1. Die zu sortie­ rende Fasersuspension wird am Oberteil der Kammer 1 über die dort tangential angeordnete Einlauföffnung 2 eingespeist und dadurch in der Kammer 1 in Rotation versetzt. Am Unterteil der Wandung der Kammer 1 ist, entgegengesetzt zur Einlauföffnung 2 der Fasersuspension, die Ablauföffnung 3 für die schwerere Fraktion angeordnet. Weiter weist die Kammer 1 das obere Wandteil 12 und den Boden 11 auf. Der Boden 11 ist mit einer zentrischen Öffnung 4 versehen, die zum Abführen der leichteren Fraktion aus dem erfindungsgemäßen Drucksortierer dient. Das obere Wand­ teil 12 leitet den Fasersuspensionsstrom gleichmäßig auf die Oberfläche der Siebtrommel.

In der Kammer 1 ist ferner das um die Vertikalachse 7 zu rotie­ rende, gleichfalls die Form eines stehenden Zylinders aufweisende Sieb 5 zentrisch angeordnet, das an seinem oberen Ende durch das Blech 6 verschlossen, an seinem unteren Ende jedoch offen ist und dicht gegen den Boden 11 der Kammer 1, auf der zum Ablei­ ten der leichteren Fraktion dienenden Ablauföffnung 4, liegt.

Wie aus Fig. 2 genauer ersichtlich, besteht der Mantel des Siebes 5 aus zahlreichen übereinander befindlichen Lamellen 8, 9. Diese haben Kreisringform und weiten sich an ihrer Peri­ pherie kegelförmig nach unten zu und bilden so je eine geneigte Fläche 8 in dem Raum 10 zwischen den Lamellen, während sie an ihrem Innenrand 9 im wesentlichen horizontal verlaufen, aber je nach Fertigungsart auch geneigt sein können. Die Lamellen sind untereinander durch zahlreiche vertikale Leisten 13 zu dem in Fig. 1 gezeigten Lamellenpaket vereint. Das Sieb 5 kann aber auch aus einem Stück gedreht sein.

Durch Rotieren des Siebes 5 um seine Achse 7 wird die Rotations­ bewegung der Fasersuspension in der Kammer 1 und damit die Zen­ trifugalkraft verstärkt. Zwischen der Einlauföffnung 2 der Faser­ suspension und der Ablauföffnung 4 der feineren Fraktion wird eine so große Druckdifferenz aufrechterhalten, daß die feinere Fraktion aus den Spalten 10 zwischen den Lamellen gegen die Zentrifugalkraft ins Innere des Siebes 5 fließt, wobei Diffe­ renzdruck und Drehgeschwindigkeit so geregelt werden, daß die schwerere Fraktion in dem Raum 10 zwischen den Lamellen abge­ schieden und infolge der Zentrifugalkraftwirkung an die nach unten geneigte Fläche 8 der Lamellen gedrückt wird und infol­ ge der Zentrifugalkraft- und Schwerkraftwirkung längs dieser Fläche zurück in den Bereich außerhalb des Siebes 5 fließt, auf den Boden 11 der Kammer 1 gelangt und über die Ablauföff­ nung 3 aus dem Apparat abgeht. Zum Fraktionieren der Fasersuspen­ sion kann somit ein Sieb 5 von beispielsweise 80 cm Höhe und 60 cm Durchmesser eingesetzt werden, das aus etwa 80 Lamellenrin­ gen besteht, deren zusammengerechnete Sortierfläche ca. 1,5 m² beträgt. Mit einem solchen Apparat lassen sich auf wirksa­ me und einfache Weise Einzelfasern von spezifisch schwereren Fasern trennen.

Claims (6)

1. Zum Fraktionieren von Fasersuspension dienender Apparat mit einer im horizontalen Querschnitt bevorzugt runden Kammer (1), an deren Oberteil sich die Einlauföffnung (2) für die zu fraktionierende Fasersuspension und an deren Unterteil sich die Ablauföffnung (3) für die erste Fraktion befindet, wobei in der Kammer (1) außerdem ein im wesentlichen um seine Verti­ kalachse (7) zu rotierendes, im horizontalen Querschnitt im wesentlichen rundes und an seinen Enden gegenüber der Kammer geschlossenes Sieb (5) angeordnet ist, an dessen Mantel zahlrei­ che Öffnungen und in dessen lnnerem eine Ablauföffnung (4) für die zweite Fraktion vorhanden sind, dadurch gekennzeich­ net, daß der Mantel des Siebes (5) aus in gewissen gegenseitigen Abständen übereinander befestigten, im wesentlichen parallel zueinander verlaufenden Lamellen (8, 9) besteht, die oder deren Außenränder (8) schräg nach unten gerichtet sind.

2. Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung der Lamellen (8) gegenüber der Horizontalen 30° bis 50° beträgt.

3. Apparat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das radiale Maß der Lamellen (8, 9,), d. h. ihre Breite etwa das 2- bis 10fache, bevorzugt das 3- bis 5fache des gegenseitigen Abstandes der Lamellen beträgt.

4. Apparat nach irgendeinem der obigen Ansprüche, gekennzeich­ net dadurch, daß die radiale Breite der Lamellen (8, 9) ca. 10 bis 30 mm beträgt.

5. Apparat nach irgendeinem der obigen Ansprüche, gekennzeich­ net dadurch, daß das untere Ende des Siebes (5) am Boden (11) der Kammmr (1) anliegt, und daß am unteren Ende des Siebes an der entsprechenden Stelle oberhalb der im Kammerboden befind­ lichen Ablauföffnung (4) der zweiten Fraktion eine zentrische Öffnung vorhanden ist.

6. Apparat nach irgendeinem der obigen Ansprüche, gekennzeich­ net dadurch, daß sich die Einlauföffnung (2) für die Fasersuspension tangential und übereinstimmend mit der Sieb­ drehrichtung ans Oberteil der Kammer (1) fügt.