DE60027782T3

DE60027782T3 - Vorrichtung zum sieben einer faserbreisuspension

Info

Publication number: DE60027782T3
Application number: DE60027782T
Authority: DE
Inventors: Pasi HÄRKÖNEN; Raimo Kohonen; Pekka Karppinen; Ari PELKIÖ; Kader Rahkonen; Riitta Rahkonen
Original assignee: Andritz Oy
Current assignee: Andritz Oy
Priority date: 1999-11-29
Filing date: 2000-11-22
Publication date: 2010-12-23
Anticipated expiration: 2020-11-23
Also published as: EP1266077B2; EP1266077A1; EP1266077B1; DE60027782D1; US6719145B1; ATE325224T1; CA2395188C; FI4401U1; WO2001040570A1; DE60027782T2; CA2395188A1; FIU990488U0

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Sieb fürs Absieben von Papierbrei. Das erfindungsgemäße Sieb ist besonders fürs Absieben von chemischen und mechanischen Halbstoffen, d. h. Fasersuspensionen der Holzverarbeitungsindustrie geeignet.
Selbstverständlich sind aus dem Stand der Technik mehrere Vorrichtungen bekannt, die fürs Absieben von Fasersuspension benutzt werden. Hier wird hier auf die Lösungen gemäß den US-Patenten 5,000,842 , 5,224,603 und 5,547,083 verwiesen, welche fürs Absieben von Fasersuspensionen bei einer relativ hohen Konsistenz vorgesehen sind, die im Bereich des Siebens eine Konsistenz von ungefähr 2,5–5% bedeuten. Besagte Konsistenz ist so hoch, dass, um die Absiebfähigkeit des Papierbreis aufrechtzuerhalten, vom Pulsationsorgan, d. h. Rotor, besondere Merkmale und Konstruktion erfordert werden, um zu verhindern, dass der Papierbrei im Absiebbereich übermäßig große und starke Faseransammlungen bildet. Z. B. in den obigen Patenten ist der Rotor im wesentlichen zylindrisch, und an der Oberfläche des Zylinders gibt es so genannte Wülste, die in einer bestimmten Konfiguration angeordnet sind, um das Turbulenzniveau und Pulsation der Suspension aufrechtzuerhalten.
Im Laufe der Jahre hat sich das Sieb mit besagtem Rotor als zuverlässige und vorteilhafte Vorrichtung erwiesen, doch in einigen Situationen will die Konsistenz der Suspension im Siebbereich zwischen Siebtrommel und Rotor so hoch ansteigen, dass besagte Wülste das Turbulenzniveau nicht hoch genug zu erhöhen vermögen, um einen optimalen Siebwirkungsgrad aufrechtzuerhalten. Eine Lösung des Problems besteht darin, Verdünnung der Suspension im Siebbereich anwenden.
Entsprechend sind aus dem Stand der Technik mehrere verschiedene Lösungen fürs Verdünnen des Papierbreis zwischen dem zylindrischen Rotor und der ebenfalls zylindrischen Siebtrommel bekannt. Als Beispiel für diese Lösungen kann z. B. US-Patent 4,234,417 erwähnt werden, bei dem die Oberfläche des Rotorzylinders mit Blättern versehen ist, die sich auf die gesamte Höhe des Rotors erstrecken. Auf der Hinterflanke dieser Blätter in Umlaufrichtung des Rotors gesehen, gibt es Auslassöffnungen, wodurch Verdünnungsflüssigkeit zur Suspension geleitet wird. Besagte Auslassöffnungen führen ins Innere des Rotors, wo es drei übereinander angeordnete ringförmige Kammern gibt, so dass in jede Kammer Verdünnungsflüssigkeit von außerhalb des Siebs eingeführt wird.
Besagte Konstruktion hat sowohl Vorteile als auch Nachteile. Der einzige erwähnenswerte Vorteil ist, dass die Verdünnungsflüssigkeit besonders über den Rotor zugeführt wird, wobei es nicht notwendig ist, sie nahe an die Siebfläche zu leiten. Trotzdem, bei Durchführung gemäß dem Patent, d. h. wenn die Verdünnungsflüssigkeit über die Rotorblätter auf die Rückseite der Blätter, in den Bereich einer intensiven Saugung gebracht wird, ist die Gefahr groß, dass die Verdünnungsflüssigkeit auf die Siebfläche und dadurch schnell zur Akzeptseite geleitet wird, ohne den Papierbrei im Siebbereich eigentlich zu verdünnen. Ein zweiter erwähnenswerter Nachteil ist die Kompliziertheit der Konstruktion, weil z. B. die Herstellung des Lochs von 5 zwei entgegengesetzte Bohrungen im Blatt und zusätzlich eine Bohrung in der Oberfläche des Rotorzylinders erfordert.
Das CA-Patent 1007576 stellt ein anderes Beispiel für eine rotierende Papierbrei-Siebvorrichtung dar, bei der Verdünnungswasser auf das Sieb gerichtet wird. Dort ist eine rotierende Papierbrei-Siebvorrichtung vorgesehen, bestehend aus einem Gehäuse mit einer Stoff-Einlasskammer, Stoff-Siebkammer, einem zylindrischen Sieb und einem Rotor in Form eines Stumpfkegels, der einen oberen Abschnitt und einen unteren Abschnitt hat. Die Verbesserung umfasst einen kreisförmigen Teilring, der sich rund um die Wand des unteren Teils des Kegels erstreckt, Mittel zur Befestigung des Rings an der Wand des unteren Abschnitts und einer Vielzahl von Verdünnungswasserdüsen, die im unteren Abschnitt angeordnet sind, um Wasser gegen das Sieb zu leiten. Der Teilring kann entlang dem unteren Abschnitt des Rotors aufwärts oder abwärts bewegt werden, oder er kann in einer vorbestimmten Position geschweißt werden. Durch den Teilring kann in der Regel die Wirkung des Verdünnungswassers in einem Bereich lokalisiert werden, weil es verhindert, dass das Wasser nach oben steigt. Der Laufrad-Rotor, der die Form eines Stumpfkegels hat, kann mit einem Satz Blätter oder Foils versehen sein.
Besagte Probleme sind durch das Sieb gemäß der vorliegenden Erfindung gelöst worden, dessen charakteristische Merkmale in den beigefügten Ansprüchen dargestellt werden.
Im Folgenden wird die Erfindung detaillierterer unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren dargestellt. Es zeigt
1 eine Anordnung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in seitlicher Projektion aus Richtung der Siebachse, und
2 eine Anordnung gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in seitlicher Projektion aus Richtung der Siebachse.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Sieb, bevorzugt ein Drucksieb, das ein im wesentlichen zylindrisches äußeres Gehäuse mit seinem Ende, wobei eine stationäre im wesentlichen zylindrische Siebtrommel darin angeordnet ist, die zwischen sich und besagtem Gehäuse einen so genannten Akzeptraum lässt. Innerhalb der Siebtrommel gibt es einen Rotor auf einer durch das andere Ende geführten Welle, welcher Rotor mit Gliedern zur Erzeugung von Druckimpulsen versehen ist, die fürs Absieben im ringförmigen so genannten Siebraum zwischen Siebtrommel und Rotor erforderlich sind. Das äußere Gehäuse des Siebs ist des Weiteren mit zumindest drei Stutzen versehen. Ein Aufgabestutzen steht mit dem Siebraum in Verbindung, und wenn das Sieb in einer vertikalen Position positioniert worden ist, ist besagter Stutzen am oberen Ende des Siebgehäuses angeordnet. Ein Akzept-Ablassstutzen ist am dem äußeren Gehäuse des Siebs angeordnet und mit dem Akzeptraum verbunden. Und bei einem dritten Stutzen handelt es sich um einen Rejektstutzen, der mit dem Siebraum in Verbindung steht, aus Richtung des Aufgabestutzens gesehen mit seinem gegenüberliegenden Ende. In einigen Fällen gibt es des Weiteren eine Vorrichtung für das Abtrennen von so genanntem schwerem oder grobem Rejekt, die am oberen Ende des Siebs oberhalb der Siebtrommel angeordnet ist.
Das Sieb 10 gemäß 1 umfasst in dieser Ausführungsform hauptsächlich die oben beschriebenen Bestandteile, von denen z. B. die folgenden erwähnt werden können: ein im wesentlichen zylindrisches Gehäuse 12, innerhalb dessen eine im wesentlichen zylindrische, am Gehäuse befestigte Siebtrommel 14 angeordnet ist, innerhalb welcher Trommel es einen umlaufenden im wesentlichen zylindrischem Rotor 16 gibt. Vom Siebraum 18, insbesondere von seinem unteren Ende, führt zwischen Außengehäuse 12 und Siebtrommel 14 ein so genannter Akzeptstutzen 20 aus dem Sieb heraus. Die Außenseite des Rotors 16 ist mit Pulsationsgliedern, die mit bestimmten Abständen angeordnet sind, z. B. so genannten Wülsten 22 versehen, die z. B. im US-Patent 5,000,842 beschrieben sind. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die in dieser Figur dargestellt ist, sind innerhalb des Läufers 16 zumindest zwei, bevorzugt drei ringförmige Kammern 24', 24'' und 24''' angeordnet. Verdünnungsflüssigkeit wird da in mindestens zwei, bevorzugt drei Röhren 26', 26'', 26''' von der Außenseite des Siebs 10 eingeführt. Es gibt Regulierventile (nicht dargestellt), die in Verbindung mit besagten Röhren 26', 26'', 26''' angeordnet sind, durch welche Ventile der Druck/Durchsatz der in den Röhren fließenden Flüssigkeit, gewünschtenfalls reguliert werden kann. Im Bereich der Kammern 24', 24'', 24''' ist die Oberfläche des Rotors perforiert, so dass Verdünnungsflüssigkeit aus den Kammern durch das Rotorgehäuse fließen kann. Besagte Kammern 24', 24'', 24''' erstrecken sich über zumindest 50% der gesamten Länge des Rotors, bevorzugt über zumindest 70% der Länge des Rotors. Die unterste Kammer 24''' ist bevorzugt nahe der Unterkante des Rotors angeordnet, so dass die aus der Kammer in den Siebraum geleitete Flüssigkeit den Papierbrei im Bereich der gesamten Siebtrommel 14 und der Unterkante des Rotors 16 verdünnt.
2 stellt ein Sieb 100 gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dar, welches Sieb sich von dem in 1 insofern unterscheidet, als das Sieb 100 zwei Absiebzonen mit zwei Akzepträumen 119 und 119' und zwei Siebtrommeln 114' und 114'' aufweist. Natürlich ist es möglich, die Vorrichtung so zu arrangieren, dass sie nur mit einer Siebtrommel arbeitet, wobei sich die Art der Perforation am unteren Teil der Siebtrommel 114'', der am zweiten Akzeptraum angeordnet ist, bevorzugt von dem im oberen Teil der Trommel 114' unterscheidet. Natürlich hat die Ausführungsform der Figur auch zwei Akzept-Ablassstutzen, Stutzen 120' und 120'', einen aus jedem Akzeptraum 119 und 119'. Ein weiteres charakteristisches Merkmal der Erfindung bei dieser Ausführungsform ist, dass der Rotor 116 des Weiteren noch mit einer Verdünnungsflüssigkeitskammer 124'''' versehen ist, die gegenüber dem zweiten Akzept-Raum 119' angeordnet ist. Die Idee der Lösung gemäß dieser Ausführungsform ist, dass es unter dem Rejekt, d. h. der Fasersuspension, die nach dem Absieben in der ersten Siebstufe, in der Figur der oberen, das möglicherweise bei einer relativ hohen Konsistenz durchgeführt wurde, noch akzeptable Faserfraktion gibt, die unter vorteilhaften Bedingungen aus der Suspension getrennt werden kann. Diese Bedingungen können so gestaltet werden, dass reichlich Verdünnungsflüssigkeit aus der unteren Verdünnungsflüssigkeitskammer in den Siebraum eingeführt wird, wobei die Konsistenz der Fasersuspension im Siebraum sehr weit absinkt, was wiederum sicherstellt, dass all akzeptables Fasermaterial aus der Suspension „herausgewaschen” wird. Die Minimierung der Rejektmenge auf diese Weise kann den Wirkungsgrad der Vorrichtung maximieren.
Was die Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung gegenüber Lösungen nach dem Stand der Technik überlegen macht ist, dass die Verdünnungsflüssigkeit auf den zylindrischen Rotor möglichst weit weg von der Siebtrommel geleitet wird, wodurch das Risiko gemindert wird, dass die Verdünnungsflüssigkeit schnell ins Akzept fließt. Es ist jedoch klar, dass die Verdünnungsflüssigkeit mit der Fasersuspension effektiv vermischt wird, weil die kontinuierlich laufenden Turbulenz erzeugenden Elemente im Raum zwischen Rotor und Siebtrommel kontinuierliche Turbulenz im Siebraum aufrechterhalten.
In unseren Versuchen haben wir festgestellt, dass wenn die Verdünnungsflüssigkeit auf einen Abstand von zumindest ungefähr 20 mm, obwohl bevorzugt auf wenigstens 25 mm, von der Sieboberfläche, gebracht wird, die Verdünnung des Akzepts verringert werden kann, während die Konsistenz der Fasersuspension im Siebraum während des gesamten Siebvorgangs gegenüber der Konsistenz der unbehandelten Fasersuspension im wesentlichen gleich bleiben kann, die in die Vorrichtung eingeführt wird. Des Weiteren wurde durch unseren Versuch unsere Befürchtung bestätigt, d. h. dass wenn die Verdünnungsflüssigkeit näher an die Siebfläche gebracht wird, die Verdünnung des Akzepts einsetzt und die Konsistenz der Suspension im Siebraum zunimmt, wobei Teil des verwendbaren Fasermaterials unvermeidlich im Rejekt zurückbleibt.
Zusätzlich haben unsere Versuche gezeigt, dass die Turbulenz erzeugenden Elemente auf der Oberfläche des Rotors, wenn nicht genau ähnlich mit den im US-Patent 5,000,842 beschriebenen, ihnen doch zumindest ziemlich ähnlich sein sollten. Das heißt, die Turbulenz erzeugenden Elemente sollen am bevorzugtesten kantig und in vielen Fällen pflugartig sein sollen, um sowohl eine intensive Turbulenz in der Fasersuspension zu erzeugen und die Bewegung der Suspension im Siebraum in gewünschte Richtung zu leiten.
Wie oben festgestellt wurde, hat man eine neue Möglichkeit zur Behandlung von Papierbrei im Zusammenhang mit Absieben geschaffen, auf welche Weise die Konsistenz des Papierbreis im Siebraum zwischen Rotor und Siebtrommel im wesentlichen während des gesamten Siebvorgangs gleich bleibt. Das oben Dargestellte soll lediglich als einige bevorzugte Beispiele der Erfindung verstanden werden, wovon die Erfindung sich in vielen Hinsichten innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche unterscheiden kann. Somit ist es durchaus möglich, dass es innerhalb des Rotors nicht nur drei sondern z. B. zwei oder vier oder sogar mehr Verdünnungsflüssigkeits-Kammern gibt. Die Anzahl der Kammern richtet sich vollständig nach dem Einsatzzweck des Rotors. Entsprechend ist es vollkommen möglich und in einigen Fällen sogar empfehlenswert, dass die Wände zwischen den Kammern nicht vollkommen undurchlässig sind, sondern dass zwischen ihnen eine Art z. B. gedrosselter Strömungsverbindung vorgesehen sein kann. Außerdem ist es natürlich klar, dass das Sieb in einer anderen Position als der durch die obige Beschreibung präsentierten vertikalen Position positioniert werden kann.

Claims

Sieb (10, 100) zum Absieben von Papierbrei, wobei das Sieb zumindest ein äußeres Gehäuse (12, 112), zumindest eine stationäre und im wesentlichen zylindrische Siebtrommel (14, 114', 114''), die innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, und einen sich drehenden im wesentlichen zylindrischen Rotor (16, 116), der innerhalb der Trommel angeordnet ist, sowie einen ringförmigen Siebraum, der zwischen dem Rotor und der Siebtrommel definiert ist, umfasst, wobei Turbulenzen erzeugende Elemente (22, 122) an der im wesentlichen zylindrischen Oberfläche des Rotors angebracht sind, wobei eine Vielzahl an Verdünnungsflüssigkeitskammern (24', 24'', 24''', 124', 124'', 124''', 124'''') an der Innenseite der im wesentlichen zylindrischen Oberfläche des Rotors angeordnet ist, wobei die Oberfläche des Rotors (16, 116), die eine Seite der Vielzahl an Kammern (24', 24'', 24''', 124', 124'', 124''', 124'''') begrenzt, mit Einer Perforation versehen ist, die auf der Oberfläche des Rotors (16, 116) an dem Ort der Vielzahl an Kammern angeordnet ist und die Vielzahl an Kammern (24', 24'', 24''', 124', 124'', 124''', 124'''') mit dem Siebraum, der zwischen dem Rotor und der Siebtrommel definiert ist, in einer solchen Weise verbindet, dass Verdünnungsflüssigkeit von der Vielzahl an Kammern (24', 24'', 24''', 124', 124'', 124''', 124'''') in den Siebraum bei einem Abstand von zumindest 20 mm von der inneren Oberfläche der Siebtrommel (14, 114', 114'') gebracht wird, wobei die Vielzahl an Verdünnungsflüssigkeitskammern sich über zumindenst 50% der Länge des Rotors, vorzugsweise über zumindest 70% der Länge des Rotors, erstreckt, und wobei entsprechend jede der Vielzahl an Kammern (24', 24'', 24''', 124', 124'', 124''', 124'''') mit der Außenseite des Siebs mittels einer Röhre (26', 26'', 26''', 126', 126'', 126''', 126'''') zum Führen von Verdünnungsflüssigkeit zu jeder Kammer (24', 24'', 24''', 124', 124'', 124''', 124'''') verbunden ist und in jeder Röhre (26', 26'', 26''', 126', 126'', 126''', 126'''') ein Ventil zum Regulieren des Verdünnungsflüssigkeitsflusses angeordnet ist.
Sieb gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Strömungsverbindung zwischen den Kammern (24', 24'', 24''', 124', 124'', 124''', 124'''') angeordnet ist.
Sieb gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsen der Siebtrommel und des Rotors vertikal ausgerichtet sind, dass der abzusiebende Papierbrei in den Siebraum durch eine Leitung gefördert wird, die am oberen Ende des äußeren Gehäuses vorgesehen ist, und dass eine der Vielzahl an Verdünnungsflüssigkeitskammern in der Nachbarschaft der unteren Kante des Rotors platziert ist.
Sieb gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsen der Siebtrommel und des Rotors vertikal ausgerichtet sind, dass der abzusiebende Papierbrei in den Siebraum durch eine Leitung gefördert wird, die am oberen Ende des äußeren Gehäuses vorgesehen ist, dass das Sieb mit einer oberen Absiebzone und einer unteren Absiebzone versehen ist, wobei die zwei Absiebzonen unterschiedliche Aufnahmeräume aufweisen, und dass eome der Vielzahl an Verdünnungsflüssigkeitskammern in dem Bereich der unteren Absiebzone vorgesehen ist.