DE602004011346T2

DE602004011346T2 - Sortierer zur Reinigung von Fasersuspensionen

Info

Publication number: DE602004011346T2
Application number: DE602004011346T
Authority: DE
Inventors: Giancarlo Dal Maso
Original assignee: Comer SpA
Current assignee: Comer Industries SpA
Priority date: 2004-09-29
Filing date: 2004-11-30
Publication date: 2009-01-15
Anticipated expiration: 2024-12-01
Also published as: JP2006097217A; US20060065589A1; KR20060028753A; JP4142633B2; ITVI20040230A1; ATE384162T1; EP1643032B1; CN1754613A; US7163106B2; DE602004011346D1; KR100710535B1; CN100418605C; EP1643032A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes Sieb, das insbesondere geeignet ist, fasrige Suspensionen zu reinigen, indem Fremdkörper und Verunreinigungen, die die Suspensionen kontaminieren, abgetrennt werden.
Das Sieb gemäß der Erfindung ist ausgelegt, insbesondere im Bereich der Papierherstellung verwendet zu werden, und dient insbesondere zur Reinigung wässriger Suspensionen von Fasern, die von recycelten Papieren stammen.
Es ist bekannt, dass zum Entfernen von Kontaminierungen, die in wässrigen Suspensionen von Fasern in der Papierherstellungsindustrie und insbesondere in Suspensionen, die aus Mazerationspapier erhalten wurden, enthalten sind, spezielle Siebe verwendet werden, mit denen die Suspension gefiltert wird, indem diese durch Körbe mit Filteroberflächen hindurch geleitet werden.
Die vollständig gefilterte Suspension, die dabei herauskommt, wird üblicherweise als „akzeptierte" Suspension bezeichnet.
Es ist sicherlich verständlich, dass dann, wenn die gereinigte Suspension durch die Filteroberfläche fließt, die Verunreinigungen dazu tendieren, sich an eben dieser Filteroberfläche zu konzentrieren.
Um dieser Tendenz entgegen zu wirken, wird ein gewisser Prozentsatz der Suspension abgezogen, sodass diese die Verunreinigungen mit sich führt, derart, dass diese nur für eine minimale Zeit in Kontakt mit der Filteroberfläche verbleiben, sodass es verhindert wird, dass sich die Verunreinigungen dort ansammeln.
Die Suspension, die Verunreinigungen gemischt mit einer erheblichen Menge an Fasern enthält, bildet die so genannte „zurückgewiesene Suspension" und wird in Verbindung mit Sieben prozessiert, die in einer „Kaskaden-Anordnung" angeordnet sind, wobei jede einen Teil der Fasern in der „akzeptierten" abgegebenen Suspension zurückhält und die Verunreinigungen in dem Arbeitsweg der „zurückgewiesenen" Suspension konzentriert.
Diese Siebe werden erstes, zweites, drittes Sieb und so weiter bezeichnet, bis zum letzten Sieb, das als „finales" Sieb bezeichnet wird, mit dem die Verunreinigungen definitiv gemeinsam mit einer kleinen Menge von Fasern entfernt wurden.
Die Siebkette wird üblicherweise durch drei Einheiten, manchmal auch vier Einheiten im Fall von erheblichen Produktmengen, gebildet.
Aufgrund der anwachsenden höheren Konzentration der Verunreinigungen und der anwachsenden Menge von längeren Fasern, wobei diese die meistgesuchten und am schwierigsten zu entfernenden Fasern sind, die in der Suspension während der Behandlungspassage von einem Sieb zu dem nächsten vorhanden sind, arbeiten diese mit unterschiedlichen Eigenschaften im Hinblick auf die Dichte der Suspensionen und die Geschwindigkeit, mit der die Suspension durch die Filteroberfläche hindurchströmt.
Aufgrund der Konzentration der Verunreinigungen werden zudem die Leitungen mit „akzeptierten" Suspensionen, die von jedem Sieb ausgehen, mehr und mehr unrein und können nicht weiterbehandelt und zu dem Hauptzweig der „akzeptierten" Suspensionen des ersten Siebes hinzugefügt werden.
Aus diesem Grund muss die Suspension nochmals in dem unmittelbar vorhergehenden Sieb behandelt werden, und dieses bedeutet eine wesentliche Komplexität des Systems, das dann Zwischenbehälter, Rührwerke, Pumpen, Rohre, verschiedene Ventiltypen, Accessoires für Zwischenlösungen, Steuerinstrumente und letztendlich viel Platz und Energie einschließt.
Die Nachteile dieser Systeme sind offensichtlich und lassen sich insbesondere herleiten aus den hohen Kosten, die für die Papiermühlen anfallen, für den Kauf, die Installation und Wartung von unterschiedlichen Sieben.
Um diese oben erwähnten Nachteile zu vermeiden, werden von Herstellern auf dem Markt verbesserte Siebe angeboten, die in einzelne Maschinen einzuordnen sind und die Funktionen von unterschiedlichen Maschinen ausführen können, sodass die Größe der Systeme und deren Installations-Verwaltungs- und Aufrechterhaltungskosten reduziert werden können.
Derartige Siebe sind große Maschinen, die neben den oben beschriebenen Vorteilen auch einen Nachteil aufweisen, der durch die Tatsache repräsentiert wird, dass die Filterelemente, mit denen sie ausgerüstet sind, nicht insgesamt mit den gleichen Funktionsbedingungen ausgerüstet sind und daher dazu tendieren, relativ leicht verstopft zu werden.
Es sind Patente bekannt, die verschiedene Produkte beschreiben, die darauf abzielen, das Problem des Verstopfens der Filteroberflächen der Siebe zu lösen.
Die US 2002/0069985 löst das oben erwähnte Problem teilweise durch die Anwendung eines Siebes, dessen Filteroberfläche zwei überlappende Filterkörbe aufweist, wobei der obere Korb die Form eines abgeschrägten Kegels aufweist und wobei der kegelige Teil nach oben konvergiert.
Zwei Abzugsleitungen sind für die „zurückgewiesene" Suspension vorgesehen, die in unterschiedlichen axialen Entfernungen in Bezug zu dem Boden der Maschine angeordnet sind, wohingegen die „akzeptierte" Suspension nahe dem Boden durch eine Abführleitung abgezogen wird, die direkt oberhalb der Ausgangsleitungen für die „zurückgewiesene" Suspension positioniert ist.
Die EP 0 931 875 und die WO 02/064884 , die beide auf den Namen des Anmelders für die vorliegende Patentanmeldung registriert sind, lösen das Problem, das durch das Verklumpen des Filterelementes entsteht, dadurch, dass die Rotoren mit entsprechend speziellen Profilen geformt sind und insbesondere vorspringende Blätter mit flügelartigem Profil aufweisen, die während der Rotation eine Unterdruckbedingung in Bezug zu der Filteroberfläche erzeugen, sodass das Ablösen von Verunreinigungen vereinfacht wird.
Das US-Patent 6,360,897 löst das durch Verklumpen dargestellte Problem und verbessert die Filterfunktion dadurch, dass der insgesamte Durchsatz der zu filternden Suspension auf zwei ringförmige Kammern aufgeteilt wird, die unabhängig voneinander sind.
Das US-Patent 6,311,850 verbessert die Filteraktion dadurch, dass ein Rotor verwendet wird, dessen äußere Oberfläche mit vorspringenden Elementen versehen ist, deren Profil entsprechend ihrer Position in Bezug zu dem Boden des Rotors variiert und die daher in unterschiedlicher Weise auf die faserhaltige Suspension wirkt, die nahe dem Boden zunehmend dicker wird.
Das Patente US 5,318,186 und EP 1 122 358 beschreiben ein Sieb, bei dem die Filterfunktion dadurch verbessert wird, dass die Suspension am Siebeingang vorgefiltert wird.
Das US-Patent 0,139,723 beschreibt ein Sieb, bei dem die Filterfunktion dadurch verbessert wird, dass zwei Filterkörbe verwendet werden, die in Serie angeordnet sind.
Schließlich beschreibt die WO 94/16141 ein Sieb, bei dem die Filterfunktion dadurch verbessert wird, indem Trennkammern verwendet werden, die relativ große Verunreinigungen, zum Beispiel Steine oder andere makroskopische Verunreinigungen abtrennen, bevor diese in Kontakt mit der Filteroberfläche des Siebes gelangen.
Alle die in den erwähnten Dokumenten beschriebenen Siebe erreichen das Ziel, das Verstopfen der Filterelemente zu reduzieren, jedoch müssen diese, wie herkömmliche Siebe in der Prozesslinie nach einer Maschine installiert werden, die als „Reiniger mit hoher/mittlerer Dichte" bezeichnet wird und die im Wesentlichen eine Zentrifuge aufweist, die die meisten schweren Verunreinigungen entfernt, die von Natur aus einen Verschleiß bewirken und daher die Betriebsdauer der Filteroberflächen reduzieren.
Zentrifugen haben jedoch im Wesentlichen kaum eine Wirkung auf sehr kleine Verunreinigungen, die in dem viskosen Fluid mit hoher oder mittlerer Dichte mitgezogen werden und nicht gegen die Peripherie des Wirbels aufgrund der zentrifugalen Aktion wandern, die durch die Zentrifuge erzeugt wird, wie dieses mit schweren und großen Verunreinigungen erfolgt.
Solche leichten und kleinen Verunreinigungen werden, wenn sie nicht durch die Filteroberflächen des Siebes aufgefangen werden, wo sie in jedem Falle einen Schaden anrichten, sukzessive durch Zentrifugenreiniger entfernt, die in Bereichen arbeiten, bei denen die Dichte der Suspension ausreichend niedrig ist, so zum Beispiel in dem Flotationsbereich.
Zentrifugen für Suspensionen mit hoher oder mittlerer Dichte entfernen weder leichte Verunreinigungen, die üblicherweise keinen Schaden aufgrund ihrer Verschleißwirkung erzeugen, noch Verunreinigungen mit Fasern, deren spezifisches Gewicht üblicherweise nicht sehr von demjenigen von Wasser und Zellulosefasern abweicht.
Dies sind im Wesentlichen Faserstreifen, Kunststoffstreifen sowie Streifen und Knoten aus Papier, das wasserabweisend behandelt wurde, die während der Knetphase nicht ausreichend zerkleinert wurden.
Der Schaden aufgrund der Anwesenheit solcher Verunreinigungen mit Fasern innerhalb des Siebes wird durch ihre Tendenz repräsentiert, sich zu überlappen und anzusammeln, wo immer hervor ragende Oberflächen vorhanden sind, typischerweise an den Rändern der flügelartigen Oberflächen der Rotoren oder der Verbindungselemente, die die flügelartigen Oberflächen mit dem Körper des Rotors verbinden.
Die Gegenwart von diesen Verunreinigungen mit Fasern reduziert die Leistungsfähigkeit des Siebes sowohl hinsichtlich des Durchsatzes und der Produktion von sekundären Verunreinigungen, die aus der Zerschlagung aufgrund des Verschleißes an den Filteroberflächen hervorgehen, die üblicherweise rau sind, um eine geeignete Mikroturbulenz nahe der präzis bemessenen Öffnungen sicherzustellen.
Zusätzlich zu ihren positiven Eigenschaften in Bezug auf:

– die Fähigkeit, große Durchsätze von faserigen Suspensionen zu filtern, um die Anzahl der in dem System zu installierenden Maschinen zu reduzieren;
– die Kapazität, den Durchsatz von „zurückgewiesenen" Suspensionen auf ein Minimum zu reduzieren, um auf diese Weise den Prozess auf eine einzelne finale Einheit zu begrenzen;
– die Kapazität, um das Verstopfen der unterschiedlichen Filteroberflächen zu begrenzen und, wenn möglich, zu verhindern,

– die Fähigkeit, abrasive Verunreinigungen, die üblicherweise schwer aber auch klein sein können, abzufangen und abzutrennen, bevor die Suspension in Kontakt mit der Filteroberfläche kommt;
– die Fähigkeit, fragile Verunreinigungen, die üblicherweise leicht und sogar klein sind, abzufangen und abzutrennen, bevor die Suspension in Kontakt mit der Filteroberfläche kommt, um deren Zerschlagung zu verhindern, wobei es bekannt ist, dass eine starke Rühraktion durch den Rotor in dem Sieb, um die filternde Oberfläche sauber zu halten, die so genannten sekundären Verunreinigungen erzeugt;
– die Fähigkeit, die Verunreinigungen mit Fasern abzufangen und abzutrennen, indem verhindert wird, dass diese Stoffe in dem Bereich zwischen dem Rotor und der Filteroberfläche verbleiben.

Der Nachteil der bekannten oben erwähnten Siebe wird durch die Tatsache ausgedrückt, dass keines von diesen alle aufgelisteten Eigenschaften gemeinsam anbietet.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, ein verbessertes Sieb mit einem Rotor anzubieten, das alle oben erwähnten Eigenschaften insgesamt aufweist, während diese Eigenschaften bei den oben erwähnten mechanischen Sieben jeweils nur separat gefunden werden können.
Insbesondere ist es eine erste Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Sieb zum Reinigen von faserigen Suspensionen anzugeben, mit dem es möglich ist, schwerere Verunreinigungen abzufangen und abzutrennen, bevor die zu reinigende Suspension in Kontakt mit den filternden Oberflächen kommt und diese beschädigt.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Sieb anzugeben, mit dem es möglich ist, sogar leichtere Verunreinigungen, die üblicherweise fragil sind, abzufangen und abzutrennen, bevor die zu reinigende Suspension in Kontakt mit dem Rotor kommt, der diese noch mehr fragmentieren kann.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, dass es das Sieb ebenso möglich machen sollte, den Prozentsatz von verwendbaren Fasern, die bei bekannten Sieben abgetrennt und als „zurückgewiesene" Suspension gemeinsam mit Verunreinigungen und Kontaminanten getrennt und eliminiert werden, zu reduzieren.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Sieb mit selbstreinigenden Filteroberflächen anzugeben.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Sieb anzugeben, das fähig ist, im Vergleich mit bekannten äquivalenten Sieben größere Durchsätze von faserigen Suspensionen zu reinigen und zu filtern.
Es ist eine weitere Aufgabe, dass das Sieb gemäß der Erfindung es im Vergleich zu bekannten Sieben erlaubt, faserige Suspensionen mit einem höheren Anteil von groben Verunreinigungen zu behandeln.
Letztendlich ist es auch eine Aufgabe der Erfindung, ein Sieb anzugeben, das im Vergleich zu bekannten Sieben eine verringerte Tendenz aufweist, durch fadenartige Verunreinigungen verstopft zu werden.
Die oben erwähnten Aufgaben werden durch den Einsatz eines Siebes für faserige Suspensionen gemäß dem Hauptanspruch gelöst.
Vorzugsweise gestattet es auch ein Sieb gemäß der Erfindung, den Anteil der zurückgewiesenen Fasern im Vergleich zu bekannten Sieben zu reduzieren.
Ebenso ist es mit einem Sieb gemäß der Erfindung möglich, einen höheren Grad von Reinheit der zu behandelnden Suspension zu erreichen und ebenso Verunreinigungen mit Fasern zu verhindern.
Ein weiterer Vorteil wird durch die Tatsache repräsentiert, dass das Sieb gemäß der Erfindung weniger Verschleiß als bekannte Siebe aufweist.
Die Aufgaben und oben erwähnten Vorteile werden detaillierter in der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles der Erfindung dargestellt, das unten in Bezug auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben ist, in denen:
1 einen Längsschnitt eines Siebes gemäß der Erfindung zeigt;
2 den Längsschnitt gemäß 1 zeigt, in dem die Strömungen der faserigen Suspension und der Verunreinigungen während der Arbeit des Siebes herausgestellt sind;
3 den Querschnitt des Siebes gemäß 2 entlang der vertikalen Schnittebene III-III zeigt;
4 eine Ansicht der 3 gemäß einer seitlichen Richtung ist;
5 eine axonometrische Ansicht eines Details der 1 ist.
Das Sieb gemäß der Erfindung ist in einem Längsschnitt in den 1 und 2 dargestellt und mit 1 bezeichnet.
Es weist einen im Wesentlichen zylindrischen Behälter 2 mit einer vertikalen Längsachse X auf, in dem ein Filterkorb, der insgesamt durch 3 bezeichnet wird, angeordnet ist, in dem ein insgesamt als 4 bezeichneter Rotor angeordnet ist.
Der Behälter 2, der Filterkorb 3 und der Rotor 4 sind zueinander koaxial mit der Achse X.
Der Rotor 4 weist einen im Wesentlichen zylindrischen Körper 5 mit vorspringenden Blättern 6 auf, der mit einer Antriebseinrichtung, die insgesamt mit 7 bezeichnet ist, verbunden ist, die den Rotor 4 um die vertikale Längsachse X drehend antreibt.
Die Antriebseinrichtung 7 weist einen Elektromotor 8, der durch eine mit denn Behälter 2 verbundene Klammer 9 abgestützt ist, und ferner eine kinematische Einheit auf, die insgesamt mit 10 bezeichnet ist und die eine erste mit dem Motor 8 verbundene Rolle 11, eine zweite mit einer Spindel 14 koaxial zu dem Rotor 5 verbundene Rolle 12 und Antriebsriemen 13 aufweist, die als geschlossener Ring um die Rollen 11 und 12 gelegt sind.
Bei einer anderen Ausführungsform kann die Antriebseinrichtung auch eine unterschiedliche Konfiguration aufweisen und zum Beispiel mit kinematischen Einrichtungen und einem Motor ausgerüstet sein, die unterschiedlich zu den dargestellten und beschriebenen Einheiten sind.
Der Rotor 4, der in den 1 und 2 entsprechend dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt ist, weist einen oberen Rotor 15 und einen unteren Rotor 16 auf, die koaxial zu der Achse X sind und hintereinander angeordnet sind, wobei jeder Rotor jeweils durch einen oberen zylindrischen Körper 17 mit nach oben sich erstreckenden Blättern 18 und durch einen unteren zylindrischen Körper 19 mit sich nach unten erstreckenden Blättern 20 ausgebildet ist.
Der obere zylindrische Körper 17 und der untere zylindrische Körper 19 sind koaxial miteinander durch Stifte 17a und 19a verbunden und definieren insgesamt den zylindrischen Körper 5.
Die Stifte 17a, 19a sind wiederum mit der Spindel 14 verbunden, die durch den Boden des Behälters abgestützt ist, und wie bereits erwähnt, der Antriebseinrichtung zugehörig ist.
Es ist ersichtlich, dass auch der Filterkorb, der insgesamt mit 3 bezeichnet ist, in zwei Teile aufgeteilt ist, nämlich einen oberen Filterkorb 21, der den oberen Rotor 15 aufnimmt, und einen unteren Filterkorb 22, der den unteren Rotor 16 aufweist, die voneinander in axialer Richtung einen Abstand haben und eine Verdünnungskammer 23 begrenzen, die mit einer Verdünnungs-Wassereinlassleitung 24 kommuniziert.
Auf diese Weise werden in Korrespondenz mit jedem Filterkorb 21, 22, eine obere Abgabekammer 25 mit einer oberen Abgabeleitung 26 beziehungsweise eine untere Abgabekammer 27 mit einer unteren Abgabeleitung 28 begrenzt, in denen die durch die Filterkörbe gefilterte faserige Suspension gesammelt wird, die „akzeptierte" Suspension genannt wird.
Die obere Abgabekammer 25 und die untere Abgabekammer 27 sind somit auf gegenüber liegenden Seiten in Bezug zu der Verdünnungskammer 23 gelegen.
In dem oberen Teil des Behälters 2 ist ein Sammelkörper vorgesehen, der insgesamt mit 30 bezeichnet ist und eine Sammelkammer 31 begrenzt, die die faserige zu reinigende Suspension aufnimmt, wobei der Sammelkörper 30 mit einer Einlassleitung 32 für die faserige zu reinigende Suspension und mit einer ersten und einer zweiten Auslassleitung, die mit 33 beziehungsweise 34 bezeichnet sind, verbunden ist, die teilweise in den 3 und 4 sichtbar sind und die beide geeignet sind, Verunreinigungen abzuführen, die von der faserigen Suspension während der Funktion des Siebes aus der Sammelkammer 31 abgetrennt wurden.
In dem unteren Teil des Behälters 2 ist eine Ablaufkammer 35 gelegen, in der die „zurückgewiesene" Suspension gesammelt wird und mit der eine Ablaufleitung 36 verbunden ist.
Gemäß der Erfindung weist der Sammelkörper 30 einen unteren Abscheider 37 und einen oberen Abscheider 38 auf, die in ihrem radialen Profil in Längsrichtung in Form eines Kegels ausgebildet und miteinander mit den langen Basen 37a, 38a verbunden sind, wobei der untere Abscheider 37 seine kurze Basis 37b gegen den Filterkorb 3 gerichtet und der obere Abscheider 38 seine kurze Basis 38b nach oben gerichtet hat.
Auf diese Weise wird die Sammelkammer 31 in eine obere Sammelkammer 31a entsprechend dem oberen Abscheider 38 und eine untere Sammelkammer 31b entsprechend dem unteren Abscheider 37 aufgeteilt.
Entsprechend dem bevorzugten hier beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Sammelkörper 30 einstückig ausgebildet, jedoch kann gemäß einer anderen Ausführung dieser den unteren Abscheider 37 und den oberen Abscheider 38 als voneinander getrennte Einheiten aufweisen, wobei diese dann über Verbindungseinrichtungen bekannter Art während des Zusammenbaus des Siebes miteinander verbunden werden.
Im Hinblick auf die Auslassrohre für die Verunreinigungen, die in der faserigen zu reinigenden Suspension vorliegen, ist es aus den 3 und 4 ersichtlich, dass die erste Auslassleitung 33 dazu dient, die schweren Verunreinigungen zu entfernen, wobei diese Leitung tangential zu dein Sammelkörper 30 in Korrespondenz mit dem ringförmigen Bereich 39 verbunden ist, in dem die lange Basis 37a des unteren Abscheiders 37 mit der langen Basis 38a des oberen Abscheiders 38 verbunden ist.
Entsprechend hierzu dient das zweite Auslassrohr 34 dazu, die leichten Verunreinigungen zu entfernen, und ist koaxial zu der Achse X des Siebes angeordnet und zentral mit einer kegelig geformten Haube 40 ausgerüstet, wobei die längere Basis 40a mit der kurzen Basis 38b des oberen Abscheiders 38 und die kurze Basis 40b mit dem oben erwähnten zweiten Auslassrohr 34 verbunden sind.
Das Einlassrohr 32 für die zu reinigende Suspension ist mit dem oberen Abscheider 38 tangential verbunden und definiert eine horizontale Längsrichtung Y, die orthogonal ist zu der Richtung, die durch die vertikale Längsachse X des Siebes 1 und das zweite Auslassrohr 34 definiert ist.
Zudem ist diese Richtung Y ebenso orthogonal und koplanar mit der Richtung, die durch die horizontale Längsachse Z des ersten Auslassrohres 33 bestimmt ist, das tangential zu dem Kreisprofil des Querschnittes des oberen Abscheiders 38 positioniert ist.
Es ist ebenso gezeigt, dass das Einlassrohr 32 mit einen Zuführrohr 41 über eine kegelig geformte Einheit, die mit 42 bezeichnet ist, verbunden ist, deren Seitenfläche 43 in Richtung der durch den Pfeil I angegebenen Strömung konvergiert.
Soweit der obere Rotor 15 und der untere Rotor 16 betroffen sind, können diese im Detail in der 5 der Zeichnung gesehen werden, die eine axonometrische Ansicht dieser Teile liefert und beide Teile darstellt.
Man sieht, dass jedes vorspringende Blatt 18, 20 eine flügelartige, insgesamt mit 45 bezeichnete Oberfläche und ein Verbindungselement 46 aufweist, die die flügelartige Oberfläche 45 mit dem zylindrischen Körper 17, 19 verbindet.
Die Drehrichtung der von der Antriebseinheit 7 angetriebenen Rotoren um die Achse X ist durch den Pfeil W gekennzeichnet.
Es ist auch gezeigt, dass bei jedem der vorspringenden Blätter 18, 20 die vorderen Ränder 47 jeder flügelartigen Oberfläche 45 und der vordere Rand 48 jedes Verbindungselementes 46, die auch als Verbindungsränder bezeichnet werden und jeweils durch alle Punkte, die während der Rotation des Rotors die ersten sind, die mit der faserigen Suspension in Kontakt treten, gebildet werden, in der Richtung entgegengesetzt der Drehrichtung W des Rotors geneigt sind.
Der vordere Rand 47, 48 weicht somit entgegen der Drehrichtung W des Rotors nach hinten zurück, und dieses hindert die Verunreinigungen mit Fasern davor, dass sie auf den Blättern während der Rotation des Rotors sich ablagern und ansammeln.
Insbesondere richten sich die meisten flügelförmigen Oberflächen, die die Blätter bilden, gegen den Boden des Behälters und daher tendieren die Verunreinigungen mit Faserstoffen, die in der faserigen Suspension enthalten sind, dazu, dass sie vorzugsweise in Richtung auf die Ablaufkammer 35 gleiten, wo das Ablaufrohr 36 positioniert ist.
Um eine Steuerung des Prozesses zu ermöglichen, sind die kegelig geformte Einheit 42 und die Abgaberohre 26, 28 und das Ablaufrohr 36 oder die entsprechenden Kammern 25, 27 und 35 mit Drucksensoren 24a, 26a, 28a beziehungsweise 36a ausgerüstet, die mit einer Steuereinheit 50 verbunden sind, die mit bekannten Speichereinrichtungen versehen ist, und in der die Software aufgenommen ist, die die Funktion des Siebes steuert.
Bei dem Betrieb strömt die zu reinigende Suspension in den Sammelkörper 30 des Siebes in Richtung I ein und strömt dann durch das mit dem Zuführrohr 41 verbundene Einlassrohr 42 über die kegelig geformte Einheit 42.
Die kegelstumpfartige Einheit 42 beschleunigt die Suspension innerhalb des Sammelkörpers 30, und alle schweren Verunreinigungskörper, die in der Suspension vorhanden sind, gewinnen Energie und werden aufgrund der Wirkung der Zentrifugalkraft tangential auf die geneigten Wände des unteren Abscheiders 37 und des oberen Abscheiders 38 abgelegt.
Im Wesentlichen dient der Sammelkörper 30 als zentrifugal arbeitende Reinigungseinrichtung, und es ist wichtig, dass die Suspension in den Sammelkörper 30 mit hoher Geschwindigkeit eintritt, um auf diese Weise die Zirkulation der schwereren Verunreinigungen tangential zu der Peripherie des Sammelkörpers 30 zu begünstigen.
Insbesondere zirkulieren die schweren Verunreinigungen, wie dieses in 4 dargestellt ist, tangential in dem ringförmigen Bereich 39, der zwischen der langen Basis 37a des unteren Abscheiders 37 und der langen Basis 38a des oberen Abscheiders 38 definiert ist, und treten durch das erste Auslassrohr 33 aus, in das sie aufgrund der tangentialen Geschwindigkeit eintreten, die sich aus der Winkelgeschwindigkeit in dem Sammelkörper 30 ergibt, und den sie in einer Richtung durchlaufen, der durch den Pfeil V1 gekennzeichnet ist.
Um die Trennung der schwereren Verunreinigungen zu erleichtern, ist es wichtig, dass die Geschwindigkeit, mit der die zu reinigende Suspension in den Sammelkörper 30 eintritt, im Wesentlichen gleich der peripheren Geschwindigkeit der vorspringenden Blätter des Rotors 4 und etwa gleich 10 m/sec ist.
Es ist ratsam, den Querschnitt des Einlassrohres 32 und den Querschnitt des Sammelkörpers 30 so zu dimensionieren, dass die eingeführte faserige Suspension innerhalb des Sammelkörpers selbst für eine Zeit verbleibt, die ausreichend ist, dass diese tangential zumindest zehn Umrundungen durchläuft, was als optimaler Wert angesehen wird, um eine bessere Abtrennung der Verunreinigungen der faserigen Suspension im Vergleich zu derjenigen zu erhalten, die mit herkömmlichen Sieben erzielbar sind.
Während der kreisförmigen Bewegung der faserigen Suspension in dem Sammelkörper 30 werden darin enthaltene leichte Verunreinigungen mit kleinem Volumen nicht tangential beschleunigt und tendieren dazu, zu flotieren.
Sie werden daher im Zentrum des Sammelkörpers 30 gesammelt, wo sie durch das zweite Auslassrohr 34 abgefangen werden und in Richtung des Pfeils V2 abgeführt werden.
Die zentrifugierte und vorgereinigte faserige Suspension fließt axial nach unten zwischen dem Rotor 4 und dem rotierenden Korb 3, wo sie weiter zentrifugiert und gefiltert wird, während sie den rotierenden Korb 3 durchströmt.
Sie tritt sodann als „akzeptierte" Suspension in die Abflusskammern 25, 27, aus denen sie in den Richtungen U1, U2 durch die Abgaberohre 26 beziehungsweise 28 abgeleitet wird.
Die faserige Suspension, die innerhalb des Siebes verbleibt, strömt weiterhin nach unten in Richtung auf den Boden des Behälters 2, bis sie die Abflusskammer 35 erreicht, wo sie als so genannte „zurückgewiesene" Suspension erkannt wird, und wird dann weiter in Richtung U3 durch das Abflussrohr 36 geleitet.
Um die Gegenwart von Fasern in der zurückgewiesenen Suspension soweit wie möglich zu begrenzen, wird der Rotor 4 in den oberen Rotor 15 und den unteren Rotor 16 aufgeteilt, derart, dass in dem Sieb zwei Bereiche definiert werden, in denen die zu behandelnde Suspension unterschiedliche Dichten aufweist.
Insbesondere ist die Dichte in dem unteren Bereich höher als in dem oberen Bereich, und das Vorhandensein der Verdünnungskammer 23 zwischen dem oberen Rotor 15 und dem unteren Rotor 16 erlaubt es, dass die höhere Dichte korrigiert werden kann, indem Verdünnungswasser eingeführt wird.
Diese Konfiguration macht es möglich, die Effizienz des Siebes zu verbessern, sodass im Vergleich zu äquivalenten Sieben der bekannten Art, eine größere Menge von Fasern in der akzeptierten Suspension ausgeschieden wird und konsequent die Menge der Fasern reduziert wird, die in der zurückgewiesenen Suspension vorliegen.
Das Vorsehen von Drucksensoren ermöglicht es, Druckwerte aufzunehmen, diese mit Referenzdruckwerten zu vergleichen und durch eine Steuereinheit 50 die Verdünnung der zu behandelnden Suspension oder den Durchsatz der in den Sammelkörper 30 eintretenden Suspension so zu modifizieren, dass die Dichte der behandelten Suspension auf optimalen Werten für das Filterverfahren gehalten wird.
Insbesondere erlaubt es auch die Steuerung der Druckwerte, den Grad der Verstopfung der Filterkörbe zu überwachen.
So wird zum Beispiel aufgrund der in der Steuereinheit 50 vorliegenden Software ein Verstopfen der Ablaufleitung 36 durch den Sensor 36a als Druckanstieg an diesen Punkt detektiert, und dieses erfordert eine Korrekturmaßnahme, die in der Reduktion des Durchsatzes der faserigen Suspension besteht, die in den Sarnmelköper 30 geliefert wird.
Wenn auf der anderen Seite der Drucksensor 28a, der in dem unteren Abgaberohr 28 gelegen ist, einen Druckanstieg an diesem Punkt detektiert, zeigt dieses an, dass der untere Korb 22 verstopft ist, und es ist eine Korrekturmaßnahme notwendig, die darin besteht, die faserige Suspension zu verdünnen, was dadurch erreicht wird, dass der Durchsatz des Wassers erhöht wird, das in die Verdünnungskammer 23 eingeführt wird.
Die obige Beschreibung zeigt, dass das Sieb gemäß der Erfindung die vorgegebenen Aufgaben löst.
Zunächst macht es das Vorhandensein des Sammelkörpers, der in zwei Abscheider aufgeteilt ist, nämlich einen unteren und einen oberen mit entgegen gesetzter Konizität, möglich, eine Vorreinigung der faserigen Suspension auszuführen und vorab schwerere und leichtere Verunreinigungen auszuscheiden, als dieses mit Sieben bekannter Art und anderen Zentrifugen-Reinigern möglich war.
Insbesondere vermeidet eine vorherige Ausscheidung der leichten Verunreinigungen vor der tatsächlichen Filterarbeit durch die Filterkörbe deren Zerlegung und daher auch die Möglichkeit, diese in der akzeptierbaren Suspension nach deren Zerlegung aufzufinden.
Zudem erlaubt die Aufteilung des Rotors in mehrere koaxiale und voneinander getrennte Rotoren, die Menge von Fasern, die in der zurückgewiesenen Suspension vorhanden ist, im Vergleich zu äquivalenten Sieben bekannter Art zu reduzieren, und erlaubt es damit, die Produktivität des Siebes zu optimieren, indem die Menge der ausgeschiedenen Fasern erhöht wird.
Die kontinuierliche Überwachung der Drucke erlaubt es ebenfalls, die Arbeit des Siebes zu optimieren, indem etwaige anomale Situationen erfasst werden, die in Zusammenhang mit den Rohren oder den Filterkörben aufgrund von Verstopfungen oder Überlastungen erzeugt werden können.
Alle Verunreinigungen mit Fasern, die in der Suspension vorhanden sind, tendieren nicht dazu, sich an den Rotoren anzulegen und anzusammeln, da die spezielle Konfiguration der vorderen Ränder der vorstehenden Blätter, die nach rückwärts in Bezug auf die Drehrichtung des Rotors geneigt sind, keinen Ankoppelungspunkt anbieten.
Zudem reduziert die effektivere und schnellere Entfernung der Verunreinigungen deren Reiben gegen die Wände des Siebes, wodurch dieses gegen Abrieb besser geschützt ist.
Bei der Anwendung des Siebes gemäß der Erfindung können natürlich Formen verwendet werden, die unterschiedlich zu den beschriebenen und dargestellten sind.
Insbesondere kann das Sieb in jeder beliebigen Form konstruiert und mit einem Rotor versehen werden, der mehr als zwei Rotoren aufweist, die gegebenenfalls sogar unterschiedlich zu dem Beschriebenen ausgeführt sein können.
Es ist jedoch selbstverständlich, dass diese und weitere Varianten, falls sie in dem Rahmen der folgenden Ansprüche liegen, durch dieses Patent geschützt sein sollen.

Claims

Sieb (1) für fasrige Suspensionen, umfassend: – einen im Wesentlichen zylindrischen Behälter (2), der eine vertikal Längsachse (X) definiert; – zumindest einen im Wesentlichen zylindrischen Filterkorb (3; 21, 22), der im Inneren des Behälters (2) koaxial angeordnet ist; – zumindest einen Rotor (4; 15, 16), der im Inneren des Filterkorbs (3; 21, 22) koaxial angeordnet ist und einen im Wesentlichen zylindrischen Körper (5; 17, 19) umfasst, der mit vorstehenden Schaufeln (6; 18, 20) versehen ist; – Motorisierungsmittel (7), die mit dem zylindrischen Körper (5; 17, 19) gekoppelt sind, um den Rotor (4; 15, 16) in Drehung zu versetzen; – einen Abscheidekörper (30), der im oberen Teil des Behälters (2) angeordnet ist, um einen Abscheidekammer (31) für die zu reinigende fasrige Suspension zu definieren; – zumindest ein Einlassrohr (32) für die zu reinigende Suspension und zumindest ein Auslassrohr (33, 34) für die von der fasrigen Suspension abgesonderten Schmutzstoffe, die jeweils mit dem Abscheidekörper (30) verbunden sind; – zumindest eine Ablaufkammer (35) für die verworfene Suspension, die im unteren Abschnitt des Behälters (2) angeordnet ist und mit zumindest einem Ablaufrohr (36) verbunden ist; – zumindest eine Abgabekammer (25, 27) für die filtrierte Suspension, die in dem zwischen dem Filterkorb (3; 21, 22) und dem Behälter (2) gebildeten Luftraum enthalten ist und mit zumindest einem Abgaberohr (26, 28) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Abscheidekörper (30) einen unteren Abscheider (37) und einen oberen Abscheider (38) mit einem im Wesentlichen kreisrunden Querschnitt umfasst, die beide ein radiales Längsprofil mit der Form eines Kegelstumpfs aufweisen und in Übereinstimmung mit ihren langen Basen (37a, 38a) miteinander verbunden sind, worin die kurze Basis (37b) des unteren Abscheiders (37) zum Filterkorb (3; 21, 22) hin weist und die kurze Basis (38b) des oberen Abscheiders (38) nach oben weist, wobei das zumindest eine Auslassrohr (33, 34) ein erstes Auslassrohr (33) umfasst, das in Übereinstimmung mit dem Bereich (39), in dem die lange Basis (38a) des oberen Abscheiders (38) mit der langen Basis (37a) des unteren Abscheiders (37) verbunden ist, tangential mit dem Abscheidekörper (30) verbunden ist, und wobei das Einlassrohr (32) tangential mit dem oberen Abscheider (38) verbunden ist und eine horizontale Längsrichtung (Y) der Bewegung der fasrigen Suspension, die in den Abscheidekörper (30) eintritt, definiert.
Sieb (1) nach Anspruch 1), dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Auslassrohr (33, 34) für die Schmutzstoffe Folgendes umfasst: – ein zweites Auslassrohr (34), das der kurzen Basis (40b) einer kegelstumpfförmigen Haube (40) zugeordnet ist, deren lange Basis (40a) mit der kurzen Basis (38b) des oberen Abscheiders (38) verbunden ist.
Sieb (1) nach Anspruch 2), dadurch gekennzeichnet, dass das erste Auslassrohr (33) eine horizontale Längsrichtung (Z) definiert, die tangential zum kreisrunden Profil des Querschnitts des oberen Abscheiders (38) und orthogonal zur vertikalen Längsrichtung (X), die vom Behälter (2) definiert ist, verläuft.
Sieb (1) nach Anspruch 2), dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Auslassrohr (34) koaxial zur kurzen Basis (40b) der kegelstumpfförmigen Haube (40) angeordnet ist.
Sieb (1) nach Anspruch 1), dadurch gekennzeichnet, dass das Einlassrohr (32) über eine kegelstumpfförmige Verbindung (42), deren Verengung zum Einlassrohr (32) hin verläuft, mit einem Zufuhrrohr (41) verbunden ist.
Sieb (1) nach Anspruch 1), dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Rotor Folgendes umfasst: – einen oberen Rotor (15), der einen oberen zylindrischen Körper (17) und obere vorstehende Schaufeln (18) umfasst; – einen unteren Rotor (16), der einen unteren zylindrischen Körper (19) und untere vorstehende Schaufeln (20) umfasst, wobei die Rotoren (15, 16) in Übereinstimmung mit der zumindest einen Abgabekammer (25, 27) im Filterkorb (3) enthalten sind und nacheinander und koaxial zueinander der vertikalen Längsachse (X) nach verbunden sind.
Sieb (1) nach Anspruch 6), dadurch gekennzeichnet, dass der Filterkorb (3) einen oberen Filterkorb (21), der den oberen Rotor (15) enthält, und einen unteren Filterkorb (22), der den unteren Rotor (16) enthält, umfasst, wobei die Filterkörbe (21, 22) und die Rotoren (15, 16) der vertikalen Längsachse (X) nach beabstandet sind, um dazwischen eine Verdünnungskammer (23) auszubilden, die mit einem Verdünnungswasser-Einlassrohr (24) kommuniziert.
Sieb (1) nach Anspruch 6), dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Abgabekammer Folgendes umfasst: – eine obere Abgabekammer (25), die in Übereinstimmung mit dem oberen Filterkorb (21) angeordnet ist und mit einem oberen Abgaberohr (26) ausgestattet ist; – eine untere Abgabekammer (27), die in Übereinstimmung mit dem unteren Filterkorb (22) angeordnet ist und mit einem unteren Abgaberohr (28) ausgestattet ist.
Sieb (1) nach Anspruch 1), dadurch gekennzeichnet, dass jede vorstehende Schaufel (6; 18, 20) des Rotors (4; 15, 16) Folgendes umfasst: – eine flügelförmige Oberfläche (45), die sich parallel zur vertikalen Längsachse (X) ausdehnt; – ein Verbindungselement (46), das die flügelförmige Oberfläche (45) mit dem zylindrischen Körper (5; 17, 19) des Rotors (4; 15, 16) verbindet.
Sieb (1) nach Anspruch 9), dadurch gekennzeichnet, dass bei jeder vorstehenden Schaufel (18, 20) der vordere Rand (47) jeder flügelförmigen Oberfläche (45) und der vordere Rand (48) jedes Verbindungselements (46), die aus all jenen Punkten gebildet sind, die bei der Drehung des Rotors (4; 15, 16) die erste sind, mit der fasrigen Suspension in Berührung zu kommen, in die zur Drehrichtung (W) des Rotors (4; 15, 16) entgegengesetzte Richtung geneigt sind.
Sieb (1) nach Anspruch 1), dadurch gekennzeichnet, dass es mit Drucksensoren (42a, 26a, 28a, 36a) ausgestattet ist, die mit zumindest einer Steuereinheit (50) verbunden sind.