DE60028188T2

DE60028188T2 - Siebvorrichtung

Info

Publication number: DE60028188T2
Application number: DE60028188T
Authority: DE
Inventors: Kjell Forslund; Klas KRISTRÖM; Tomas WIKSTRÖM
Original assignee: Metso Paper Sundsvall AB
Current assignee: Valmet AB
Priority date: 1999-03-10
Filing date: 2000-03-02
Publication date: 2007-03-15
Anticipated expiration: 2020-03-03
Also published as: SE515589C2; DE60028188D1; JP4316814B2; ATE327371T1; EP1159482A1; WO2000053845A1; JP2002538331A; SE9900869L; EP1159482B1; AU3687100A; SE9900869D0

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Siebvorrichtung zum Abscheiden von Fasersuspensionen, vorzugsweise Pulpensuspensionen. Die Siebvorrichtung umfasst ein Siebgehäuse und darin zentral eingefasst einen Stator, welcher durch ein Siebmittel umschlossen ist, das koaxial zu dem Stator und drehbar um eine Rotorwelle ist. Das Siebmittel teilt das Innere des Siebgehäuses in eine Siebkammer zwischen dem Siebgehäuse und Siebmitteln und einer Annahmekammer zwischen dem Siebmittel und dem Stator. Die Siebvorrichtung umfasst ferner einen Einlass für die Pulpensuspension zu der Siebkammer, einen Rückstandauslass für Rückstand aus der Siebkammer und einen Annahmeauslass für Annahme aus der Annahmekammer.
Eine solche Siebvorrichtung wird bei dem Grob- und Feinsieben von Pulpensuspensionen, vorzugsweise für Fraktionierungs- oder Separierungsverunreinigungen und anderen Verunreinigungen verwendet, deren Enthalten in dem Endprodukt nicht gewünscht wird, wie Splitter, grobe Partikel, Abfall, Steine oder undigestierte oder nicht verfeinerte Spanstücke. Die Siebvorrichtung wird dann üblicherweise unter Druck gesetzt.
Die zu siebende Pulpensuspension wird über den Einlass in die Siebkammer eingeleitet, wo der gewünschte Anteil, die Annahme, durch das rotierende Siebmittel strömt. Die Annahme wird danach durch den Annahmeauslass abgegeben. Um Saugpulse zu erzeugen, werden Puls-Elemente auf dem Stator vorgesehen. Die Puls-Elemente sind als Flügel konstruiert, die sich in axialer Richtung entlang des gesamten Stators und Siebmittels erstrecken. Die Flügel sind in solch einer Weise angeordnet, dass die Pulpensuspension zwischen den Flügeln und dem Stator hindurch treten kann.
Der Teil der Pulpensuspension, welcher nicht durch das Siebmittel hindurchtritt (der Rückstand) wird über den Rückstandauslass abgegeben, welcher üblicher weise als ein radialer Auslass an dem unteren Abschnitt des Siebgehäuses angeordnet ist.
Ein wohlbekanntes Problem ist in diesem Zusammenhang zum Beispiel bei dem Sieben von Pulpe zur Papierherstellung, das die Pulpensuspension in der Siebkammer relativ nahe dem Rückstandauslass eine Pulpenkonzentration annimmt, die höher als die der Pulpensuspension relativ nahe des Einlass ist. Dies kommt von der Tatsache, dass beim Sieben die Flüssigkeit in der Pulpensuspension zu und durch das Siebmittel mit einer höheren Geschwindigkeit transportiert wird, als die Fasern in der Pulpensuspension. Somit wird eine Entwässerung der Pulpensuspension erhalten, was darin resultiert, dass die Suspension zunehmend verdickt wird, je näher sie an dem Rückstandauslass ankommt. Dadurch wird eine verdickte Rückstandschicht an dem Siebmittel nahe des Rückstandauslasses erhalten. Die Verdickung verstärkt sich noch weiter mit einer relativ niedrigen Strömung in dem Rückstandauslass, das heißt, bei niedriger Rückstandabgabe. Bei starker Verdickung entsteht ein Problem, nämlich der Moment-Transfer zwischen Siebgehäuse und Siebmittel bei der verdickten Pulpensuspension. Dies hat eine Bremswirkung auf das Siebmittel, was erhöhten Energieverbrauch zum Rotieren des Siebmittels bewirkt und selbst zum Stoppen des Siebmittels führen kann. Das Verdicken kann auch Verstopfen bewirken und dadurch Probleme mit Entfernen des Rückstands über den Rückstandauslass. Heutzutage ist es erwünscht, Pulpensuspensionen mit einer möglichst hohen Pulpenkonzentration sieben zu können. Das Verdicken wird somit ein großes Problem, da die Pulpensuspension bereits bei ihrem Einleiten in die Siebkammer eine hohe Konzentration aufweist.
US-4 529 509 offenbart eine Siebvorrichtung, die dahingehend konstruiert ist, eine Selbstreinigungsfunktion des Siebs bereitzustellen. Ablenkmittel sind angeordnet, um einen Sektor des Siebrotors von dem Auslass abzutrennen. Die Zentrifugalkraft zwingt die Wassersäule in die Sieböffnungen in jedem solchen Sektor, um nach außen durch die Siebplatte geschoben zu werden und somit die Öffnungen zu reinigen.
EP-0 275 967 offenbart auch eine Siebvorrichtung. Auf dem Inneren eines Siebzylinders sind Blätter mit Armen an einem stationären Rahmen angefügt, welcher auch eine Stütze für die Welle bildet. Die Blätter erzeugen Pulse auf den Siebzylinder, um den Siebzylinder rein zu halten. Die Blätter sind nicht eng an dem Stator angefügt und einer gesiebten Suspension ist es möglich, die Blätter auf ihrer Innenseite zu passieren, wo ein offener Bereich zwischen dem Blatt und dem Stator erzeugt wird.
Eine andere Siebvorrichtung zum Sieben von Papiermaterial ist in EP-0 299 258 offenbart. Die Vorrichtung besteht aus einem Siebzylinder und einem rotierenden Element, welches in der Lage ist, sich in der Nähe des Siebzylinders zu bewegen. Das rotierende Element weist eine konturierte Oberfläche auf, um Druckpulse zu erzeugen, um die Annahme durch die Siebplatte des Siebzylinders zu zwängen. Die Erfindung zielt auf die Lösung von Problemen mit niedriger hydraulischer Kapazität ab.
Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, eine Vorrichtung zu zeigen, welche die besagten Probleme mit der Verdickung in großem Ausmaß reduziert oder beseitigt.
Diese Aufgabe wird durch eine Siebvorrichtung von der Art gelöst, wie sie in dem einleitenden Abschnitt beschrieben ist, welche zumindest ein Barriere-/Puls-Element umfasst. Das Barriere-/Puls-Element ist auf dem Stator angeordnet und erstreckt sich in axialer Richtung im Wesentlichen entlang des gesamten Stators und des gesamten Siebmittels und ist in der Lage, auf eine Rotation des Siebmittels hin zusätzlich zu den Saugpulsen auch Druckpulse auf die Pulpensuspension in der Siebkammer zu erzeugen. Die Druckpulse produzieren eine im Wesentlichen radial gerichtete Pumpenwirkung auf das Siebmittel und nach außen in der Pulpensuspension in der Siebkammer, so dass der Rückstand kontinuierlich und bereits direkt nach dem Start des Siebs durch den Rückstandauslass hindurchtritt. Demzufolge wird im Wesentlichen keine verdickte Rückstandschicht aufgebaut, und das Risiko des Verstopfens ist erheblich reduziert. Es ist somit möglich, mit höheren Pulpenkonzentrationen ohne Störungen zu sieben.
Das Barriere-/Puls-Element ist im Gegensatz zu den Puls-Elementen der früheren Technik eng an dem Stator angefügt und erstreckt sich von dem Stator nach außen zu den Siebmitteln, so dass die Annahme im Wesentlichen daran gehindert wird, das Barriere-/Puls-Element tangential zu passieren. Der Abstand zwischen dem Barriere-/Puls-Element und den Siebmitteln ist 4 bis 10 mm. Die Annahmekammer wird dadurch in eine Anzahl von kleineren Annahmezellen geteilt, von welchen jede mit einer unteren Annahmekammer und dadurch mit dem Annahmeauslass kommunizierend verbunden ist. Die Annahme wird dadurch gezwungen, entweder sich axial zu dem Annahmeauslass oder durch den Druckpulse radial zu dem Siebmittel zu bewegen, wodurch das Siebmittel gereinigt wird, und die Pulpensuspension in der Siebkammer wird mit dem Annahmeteil gemischt, der durch das Siebmittel austritt.
Zusätzlich zu den vorstehenden Vorteilen hat sich gezeigt, dass ein solches Sieb eine gleichmäßige Qualität der Annahme einbringt, selbst wenn die Einspeisung hinsichtlich des Gehalts an Splittern, groben Partikel, Knoten, undigestierten oder nicht verfeinerten Spanstücke eine nicht-gleichmäßige Qualität hat.
Die kennzeichnenden Merkmale der Erfindung sind aus den beigefügten Ansprüchen ersichtlich.
Die Erfindung wird detaillierter im Folgenden unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, welche eine Ausführungsform der Erfindung darstellen.
1 zeigt eine Siebvorrichtung gemäß der Erfindung;
2 ist ein radialer Schnitt der Siebvorrichtung gemäß der Erfindung;
3 zeigt eine Vergrößerung des Barriere-/Puls-Elements in 2,
4 zeigt eine andere Konstruktion des Barriere-/Puls-Elements in 3,
5 und 6 zeigen andere Ausführungsformen des Barriere-/Puls-Elements.
Die Siebvorrichtung in 1 umfasst ein Drucksiebgehäuse 1 mit einem oberen Abschnitt 2, welcher einen größeren Durchmesser als der untere Abschnitt 3 des Siebgehäuses aufweist. In dem oberen Abschnitt 2 des Siebgehäuses 1 ist ein im Wesentlichen tangentialer Einlass 4 für die abzuscheidende Fasersuspension angeordnet, welche in diesem Beispiel eine Pulpensuspension ist. Ein Annahmeauslass 5 für die Annahme befindet sich im Wesentlichen tangential in dem unteren Abschnitt 3 des Siebgehäuses 1. Ein Rückstandauslass 6 befindet sind im Wesentlichen axial und nach unten gerichtet in der unteren Seite des oberen Abschnitts 2, aber radial gesehen außerhalb des unteren Abschnitts 3.
In dem oberen Abschnitt 2 des Siebgehäuses ist ein rotationssymmetrisches Siebmittel 7 so angeordnet, dass es um eine vertikale Rotorwelle 11 drehbar ist. Ein Stator 8 ist radial gesehen innerhalb des Siebmittels 7 angeordnet. Das Siebmittel 7 und der Stator 8 sind koaxial angeordnet. Das Siebmittel 7 begrenzt den oberen Abschnitt 2 des Siebgehäuses 1 in einer Siebkammer 9 zwischen dem Siebgehäuse 1 und Siebmitteln 7 und einer Annahmekammer 10 zwischen dem Siebmittel 7 und dem Stator 8.
Das Siebmittel 7 kann von jeder Art von Siebmittel sein, welche Sieböffnungen einer geeigneten Größe zum Durchtretenlassen des gewünschten Anteils der Pulpensuspension umfassen. Das Siebmittel kann beispielsweise Schlitze mit Öffnungen zwischen 0,1 mm und 0,5 mm oder Öffnungen mit Öffnungsdurchmessern zwischen 0,1 und 12 mm und bei Grobsieben vorzugsweise 8 bis 10 mm aufweisen.
In dem unteren Abschnitt 3 des Siebgehäuses ist eine untere Annahmekammer 13 angeordnet, welche eine Verlängerung der Annahmekammer 10 bildet.
Auf dem Stator 8 sind vier Barriere-/Puls-Elemente 12 symmetrisch angeordnet. Die Barriere-/Puls-Elemente 12 können in ihrer Anzahl eins oder mehr sein, aber zweckmäßig 2–8 und am zweckmäßigsten 3–4, und sind vorteilhaft symmetrisch in der Umfangsrichtung des Stators 8 angeordnet.
Die Barriere-/Puls-Elemente 12 erstrecken sich in axialer Richtung entlang des gesamten Stators und sind eng an dem Stator 8 angefügt. Sie erstrecken sich von dem Stator 8 nach außen zu und entlang des gesamten Siebmittels 7. Der Abstand zwischen den Barriere-/Puls-Elementen 12 und dem Siebmittel 7 soll so kurz sein, dass die Annahme im Wesentlichen nicht dort hindurchtritt. Ein zweckmäßiger Minimalabstand zwischen dem Barriere-/Puls-Element 12 und dem Siebmittel 7 ist 4 bis 10 mm. Die Annahmekammer 10 wird dadurch in eine Anzahl von kleineren Annahmezellen 10₁ , 10₂ , 10₃ und 10₄ unterteilt, von denen jede mit der unteren Annahmekammer 13 in dem unteren Abschnitt 3 des Siebgehäuses und dadurch mit dem Annahmeauslass 5 kommunizierend verbunden ist.
Bei der gezeigten Ausführungsform erstrecken sich die Barriere-/Puls-Elemente 12 in axialer Richtung gerade nach unten von oben. Um die Zufuhr der Annahme in die Annahmezellen 10₁ , 10₂ , 10₃ und 10₄ zu dem Annahmeauslass 5 zu unterstützen, können die Barriere-/Puls-Elemente 12 anstelle dessen derart konstruiert sein, dass diese, axial in der Richtung des Annahmeauslasses 5 (in diesem Beispiel nach unten von oben) gesehen, in der Rotationsrichtung des Siebmittels ablenken bzw. abgebogen sind. Hierdurch wird die Annahme leichter zu dem Annahmeauslass 5 geführt, und es wird ein niedrigerer Druckabfall oberhalb des Stators 8 erzielt.
Die Pulpensuspension, die abzuscheiden ist, wird über den Einlass 4 in die Siebkammer 9 zugeführt. Das rotierende Siebmittel 7 überträgt mechanisch Energie auf die Pulpensuspension in der Siebkammer 9, welche dadurch in der Rotations richtung des Siebmittels zur gleichen Zeit folgt, wie sie sich nach unten bewegt und sich dadurch in einer Schraubbewegung nach unten durch die Siebkammer 9 bewegt. Wenn das Siebmittel rotiert, tritt ein Saugpuls auf der Rückseite des Barriere-/Puls-Elements 12, in der Rotationsrichtung gesehen, auf. Der Annahmeanteil der Pulpensuspension strömt dadurch durch das rotierende Siebmittel 7 und in eine der Annahmezellen 10₁ , 10₂ , 10₃ oder 10₄ . Der Hauptteil der Annahme strömt anschließend nach unten in die untere Annahmekammer 13 und durch den Annahmeauslass 5 aus.
Während der Rotation des Siebmittels 7 folgt die Annahme in den Annahmezellen 10₁ , 10₂ , 10₃ und 10₄ teilweise entlang bzw. zusammen mit der Rotation des Siebmittels 7. Wenn die Annahme sich dem Barriere-/Puls-Element 12 nähert, werden Teile der Annahme durch das Siebmittel 7 heraus zurückgedrückt und in die Siebkammer 9 herausgedrückt. Dadurch wird das Siebmittel 7 von möglichen Verstopfungen gereinigt und die Pulpensuspension in der Siebkammer 9 wird mit dem Annahmeanteil aus der Annahmekammer 10 gemischt. Hierdurch wird eine zu starke Verdickung der Pulpensuspension in der Siebkammer 9 verhindert und gleichzeitig wird auch eine Rotation der Annahme in derselben Richtung in der Annahmekammer 10 verhindert.
Der Teil der Pulpensuspension in der Siebkammer 9, welche nicht durch das Siebmittel 7 hindurch treten kann, bewegt sich fortgesetzt in einer Schraubbewegung nach unten durch die Siebkammer 9 und durch den Rückstandauslass 6 nach außen.
Das Barriere-/Puls-Element 12 ist, um auf Rotation des Siebmittels 7 hin starke Druckpulse auf die Pulpensuspension in der Siebkammer 9 zu erzeugen, zweckmäßig wie in 3 gezeigt konstruiert. Während es auf das Siebmittel 7 weist, weist das Barriere-/Puls-Element 12 eine Pulsoberfläche 14 auf, wobei der Abstand zwischen der Pulsoberfläche 14 und dem Siebmittel 7 in der Rotationsrichtung des Siebmittels zu dem Punkt absinkt, wo sich das Barriere-/Puls-Element 12 am nächsten zu dem Siebmittel 7 befindet. Wenn die Annahme sich dem Barriere-/Puls-Element 12 nähert, wird es dadurch durch die Form des Barriere-/Puls-Elements 12 nach außen durch das Siebmittel 7 und nach außen in die Siebkammer 9 gezwungen.
In 4 ist die gleiche Konstruktion des Barriere-/Puls-Elements wie in 3 gezeigt, aber hier ist das Barriere-/Puls-Element nicht an den Stator 8 angefügt, sondern als eine Einheit mit dem Stator 8 ausgebildet, was natürlich auch möglich ist.
5 zeigt eine unterschiedliche Ausführungsform des Barriere-/Puls-Elements 12, welche eine kleinre Pulsoberfläche 14 als das Barriere-/Puls-Element 3 aufweist. Dieses Barriere-/Puls-Element 12 erzeugt somit nicht gleich starke Druckpulse. 6 zeigt eine andere unterschiedliche Ausführungsform des Barriere-/Puls-Elements 12, welches als eine gekrümmte Metallplatte konstruiert ist. Das Barriere-/Puls-Element kann natürlich auch auf andere Arten konstruiert werden.
Der Abschnitt des Barriere-/Puls-Elements 12, welcher auf die Rotationsrichtung des Siebmittels 7 weist, sollte derart konstruiert sein, dass es beim Führen der Annahme aus dem Siebmittel 7 unterstützt. Diese Oberfläche sollte, vom Inneren des Stators 8 und aus dem Siebmittel heraus gesehen, wie in 5 radial oder wie in 6 in Rotationsrichtung des Siebmittels 7 abgebogen sein.
Bei der gezeigten Ausführungsform weisen der Stator 8, das Siebmittel 7 und das Siebgehäuse 1 außerhalb des Siebmittels 7 alle die Form eines Zylinders auf. Einer bzw. eines oder einige von Stator, Siebmittel bzw. Siebgehäuse außerhalb des Siebmittels kann bzw. können auch beispielsweise eine konische Form mit unterschiedlichen oder gleichen Winkelrelationen relativ zueinander aufweisen. Durch Formen des Siebgehäuses außerhalb des Stators bzw. des Stators in zylindrischer oder konischer Form ist es möglich, den zugänglichen Raum zwischen diesen zu ändern. Durch Ändern von beispielsweise dem Siebmittel von zylindrischer auf konische Form kann die Relation zwischen dem zugänglichen Raum in der Siebkammer bzw. der Annahmekammer geändert werden. Wenn zugänglicher Raum dadurch in der Axialrichtung unterschiedlich wird, sollte der Raum in der Annahmekammer in der Richtung zu dem Annahmeauslass ansteigen, und der Raum in der Siebkammer sollte am Einlass am größten sein.
Der Annahmeauslass, der Rückstandauslass und -einlass können selbstverständlich in der Siebvorrichtung anders angeordnet sein, als es bei der gezeigten Ausführungsform angezeigt ist. Der Annahmeauslass kann beispielsweise in dem oberen Abschnitt der Siebvorrichtung angeordnet sein, und der Einlass in dem unteren Abschnitt derselben. Der Rückstandauslass ist zweckmäßig in dem unteren Abschnitt der Siebvorrichtung angeordnet, um die Gravitation bei dem Abscheiden von schweren Fremdpartikeln zu nutzen.
Bei einer Variante des Stators kann dieser zusätzlich zu den Barriere-/Puls-Elementen auch mit Puls-Elementen von herkömmlicher Art versehen sein. Er kann beispielsweise mit vier Barriere-/Puls-Elementen und zwischen diesen mit üblichen Puls-Elementen versehen sein, bei welchen die Annahme zwischen dem Flügel und Stator hindurch treten kann.
Eine Siebvorrichtung gemäß der Erfindung kann selbstverständlich separat sowie in Kombination mit anderen Sieben in einem üblichen Siebgehäuse verwendet werden.

Claims

Siebvorrichtung zum Abscheiden von Fasersuspensionen, vorzugsweise Pulpensuspensionen, umfassend ein Drucksiebgehäuse (1), zentral in dem Siebgehäuse (1) angeordnet einen Stator (8), der durch ein Siebmittel (7) eingefasst ist, welches um eine Rotorwelle (11) drehbar ist und das Innere des Siebgehäuses (1) in eine Siebkammer (9) zwischen dem Siebgehäuse (1) und dem Siebmittel (7) und eine Annahmekammer (10) zwischen dem Siebmittel (7) und dem Stator (8) unterteilt, einen Einlass (4) für die Fasersuspension zu der Siebkammer (9), einen Rückstand-Auslass (6) für Rückstand aus der Siebkammer (9) und einen Annahme-Auslass (5) zur Annahme aus der Annahmekammer (10), dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Stator (8) zumindest ein Barriere- und Pulselement (12) angeordnet ist, welches eng an dem Stator (8) angefügt ist und sich in Axialrichtung entlang des gesamten Stators (8) erstreckt, wobei es die Annahmekammer (10) in eine Anzahl von kleineren Annahmezellen (10₁ , 10₂ , 10₃ , 10₄ ) teilt, wobei zumindest ein Barriere- und Pulselement (12) sich ferner von dem Stator (8) nach außen zu dem Siebmittel (7) entlang im Wesentlichen des gesamten Siebmittels mit einem Minimumabstand zwischen dem Barrieren- und Pulselement (12) und dem Siebmittel (7) von 4 bis 10 mm erstreckt, wodurch im Wesentlichen verhindert wird, dass Annahme tangential das Barriere- und Pulselement (12) passiert, und dadurch, dass das Barriere- und Pulselement (12), das auf das Siebmittel (7) weist, eine Pulsoberfläche (14) aufweist, wo der Abstand zwischen der Pulsoberfläche (14) und dem Siebmittel (7) in der Drehrichtung des Siebmittels sinkt, wodurch das Barriere- und Pulselement auf Rotation des Siebmittels (7) hin in der Lage ist, Saugpulse und Druckpulse in der Fasersuspension in der Siebkammer (9) zu erzeugen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Barriere- und Pulselement (12) axial in der Richtung zu dem Annahme-Auslass (5) gesehen, in der Rotationsrichtung des Siebmittels (7) ablenkt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt des Barriere- und Pulselements (12), der in Rotationsrichtung des Siebmittels (7), radial von dem Inneren des Stators (8) und nach außen zu dem Siebmittel (7) gesehen, weist, radial ist oder in der Rotationsrichtung des Siebmittels (7) ablenkt.
Vorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (8), das Siebmittel (7) und das Siebgehäuse (1) außerhalb des Siebmittels (7) alle die Form eines Zylinders aufweisen.
Vorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Siebmittel (7) konisch mit zunehmendem Durchmesser in der Richtung zu dem Annahme-Auslass (5) ist.
Vorrichtung gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Stator (8) 2 bis 8, aber zweckmäßiger 3 bis 4 Barriere- und Pulselemente (12) angeordnet sind.