DE682846C

DE682846C - Verfahren und Vorrichtung zum Entgasen stroemender Fluessigkeiten in der Papierstoff-, Papier- und Pappenindustrie und aehnlicher Fluessigkeiten

Info

Publication number: DE682846C
Application number: DEH155840D
Authority: DE
Inventors: Wilfried Hampel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1938-05-17
Filing date: 1938-05-17
Publication date: 1939-10-25

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Entgasen strömender Flüssigkeiten in der Papierstoff-, Papier- und Pappenindustrie und ähnlicher Flüssigkeiten Es ist bekannt, Papierstoff, Siebwasser oder ähnliche Flüssigkeiten von dem an ihre Oberfläche ausgetretenen Schaum durch Ab-. saugen zu befreien. Diese bekannten Verfahren entfernen jedoch nur den bereits auf der Flüssigkeitsoberfläche angesammelten Schaum, nicht aber die noch im Inneren der Flüssigkeit oder Faseraufschwemmung eingeschlossenen Luft- bzw. Gasblasen und verhindern daher weder eine nachträgliche Bildung und Ansammlung von Schaum durch Ausscheidung dieser Bläschen an der Flüssigkeitsoberfläche noch auch die bekannten Schwierigkeiten, die von den in der Faseraufschwemmung eingeschlossenen Bläschen bei der Blattbildung auf dem Papiermaschinensieb nicht verursacht werden. Es ist ferner bekannt, Papierstoff, Siebwasser und ähnliche Flüssigkeiten dadurch zu entgasen, daß man sie der Einwirkung eines Vakuums unterwirft. Diese bekannten Verfahren haben jedoch nicht Eingang in die Praxis gefunden, weil ihnen die Lösung der gestellten Aufgabe nicht gelungen ist. Die Mängel der bisher in Vorschlag gebrachten Verfahren und Apparaturen bestehen u. a. darin, daß sie, im besonderen in ihrer Anwendung zur Entschäumung von Papierstoff, nicht für einen gleichmäßigen Durchgang des Stoffstromes sorgen und nicht berücksichtigen, daß die in der Zeiteinheit zufließende Menge des Stoffes bereits vor den Reinigungsmaschinen durch Zuteilvorrichtungen genau bemesssen wird und diese Menge dem Maschinensieb vollkommen gleichmäßig zugeführt werden muß: Bei den bekannten Vorrichtungen bilde sich auch meist im Vakuumbehälter über:?, ganzen Flüssigkeitsoberfläche eine ständig; wachsende Schicht aus zähem, nicht zerstörtem Schaum, wodurch die wirksame Entlüftung des Stoffes während des weiteren Arbeitsganges unmöglich gemacht wurde.
Gemäß der Erfindung wird eine wirksame Vakuumentgasung von fließenden Flüssigkeiten namentlich in der Papierindustrie ohne die obangedeuteten Mängel dadurch ermöglicht, daß an der Einwirkungsstelle des Vakuums zweckmäßigerweise unmittelbar vor der Verwendungsstelle der Flüssigkeit die oberste, die meisten Luft- bzw. Gasbläschen enthaltende Flüssigkeitsschicht ständig entfernt wird. Der stetig fließende Strom des Stoffes wird dabei dem Vakuum derart ausgesetzt, daß gleichzeitig mit der Luft aus dem oberen Teil des Vakuumbehälters ein Teil des Flüssigkeitsstromes und mit ihm die innerhalb der Faseraufschwemmung eingeschlossenen, durch das Vakuum etwa noch nicht zerstörten und bei Belassung im Stoffe die bekannten Schwierigkeiten der Blattbildung verursachenden Luft- bzw. Gasbläschen durch ein zweckmäßig schlitzförmig gestaltetes Mundstück abgesaugt und dieser Teilstrom nach Entlüftung dem Hauptstrom vor dem Entschäumer wieder zugeführt wird. Hierdurch wird neben der selbsttätigen Regelung des Vakuums erreicht, daß die Gase dem verdünnten Stoff schon bei einem verhältnismäßig niedrigen Vakuum weitgehend entzogen werden können.
Die Zeichnung veranschaulicht in den Abb. 1, 4 und 5 schematisch beispielsweise Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Apparatur zur Entgasung von Papierstoff ; die Abb. 2 und 3 betreffen weitere beispielsweise Ausführungsmöglichkeiten von Einzelheiten der Apparatur.
Die Erfindung sei vorerst an Hand der in Abb. 1 dargestellten Apparatur erläutert, bei welcher die obere Flüssigkeitsschicht durch Überfall entfernt und durch ein schlitzförmiges Mundstück abgesaugt wird, welches tiefer liegt als die Überfallkante.
Zwischen dem Knotenfang i und dem Zulaufkasten 2 der Papiermaschine ist ein Vakuumbehälter 3 angeordnet. Der verdünnte Papierstoff fällt aus dem Knotenfangtrog in den Kasten 4 und steigt von hier unter dem Einfluß des Vakuums im Steigrohr 5 aufwärts. Dieses ist oben trichterförmig erweitert und im Umfange seiner obersten lichten Weite bei 6 ist der Stoff in dünner Schicht dem Vakuum ausgesetzt. Die obere Flüssigkeitsschicht und mit ihr nicht nur der obenauf schwimmende, durch das Vakuum etwa noch nicht zerstörte Schaum, sondern auch die innerhalb der Faseraufschwemmung eingeschlossenen Gasbläschen gelängen über die Überfallkante 7 in die ringförmige Rinne 8 und aus ihr in den tieferen Teil 9, von wo der abgesaugte Teilstrom durch den Saugschlitz io mittels der Pumpe 1 i zum Behälter 12 befördert wird und von hier in den Kasten 4 zurückfließt. Der durch die Vakuumeinwirkung von den Gasen befreite Hauptstrom des Papierstoffes sinkt im Fallrohr 13 abwärts und gelangt über den Zulaufkasten2 auf die Auflaufrinne 14 des Maschinensiebes.
Dabei ist der gleichmäßige Stoffdurchgang dadurch gewährleistet, daß das Vakuum im Behälter 3 dauernd genau dem Höhenunterschied zwischen der Überfallkante 7 und dem Überfall des Zulaufkastens 2 entsprechen muß und auch der bei 7 überfallende Teilstrom stets gleich groß bleibt. Über die Kante 7 kann immer nur so viel Stoff treten, als zur Aufrechterhaltung der bestimmten Flüssigkeitshöhe in der Rinne 9 notwendig ist. Bei gleichbleibender Förderleistung der Pumpe i i stellt sich der Flüssigkeitsspiegel in 9 selbsttätig so ein, daß von dem Saugschlitz 1o gerade die zur Aufrechterhaltung des Vakuums H notwendige Durchgangsöffnung frei bleibt. Theoretisch sind hier folgende zwei Grenzfälle vorstellbar a) Nach Erreichung des Vakuums H haben überhaupt keine Gase mehr Zutritt. Der Flüssigkeitsspiegel in der Rinne 9 wird dann gerade bis zur Oberkante des Saugschlitzes io reichen, und die Pumpe i i wird nur Flüssigkeit fördern.
b) Nach Erreichung des Vakuums .H tritt dauernd so viel Luft in den Behälter 3, als der maximalen Förderleistung der Pumpe i i entspricht. Der Flüssigkeitsspiegel in der Rinne 9 wird nach Erreichung der unteren Kante des Saugschlitzes 1o nicht mehr weiter steigen, die Pumpe wird nur Luft fördern, und bei 7 wird kein Stoff übertreten.
Praktisch wird natürlich immer ein gewisser Zustrom von Luft einerseits aus der Flüssigkeit selbst, andererseits von außen stattfinden. Durch Betätigung des Lufthahnes 15 im Oberteil des Behälters 6 kann jedoch die Größe der zusätzlichen Luftmenge und dadurch in gewissen Grenzen die Menge des bei 7 überfallenden Teilstromes entsprechend einem sich aus der Praxis ergebenden Optimum geregelt werden. Eine Ansammlung von Schaum vor dem Saugschlitz 1o wird durch Wirkung der Zerstäuberdüsen 16 verhindert.
Damit die abgesaugte Luft nicht mit dem Rückstrom in den Kasten 4 gelangt, was eine verstärkte Schaumbildung vor dem Vakuumbehälter verursachen könnte, ist der Entlüftungskasten 12 vorgesehen. In diesen tritt das von der Pumpe i i kommende Luft-Flüssigkeits-Gemisch tan:gential ein: die Luft kann zum größten Teile entweichen, und der Stoff fließt in den Kasten 4 zurück. Zur Verhinderung einer übermäßigen Schaumentwicklung im Entlüftungsbehälter 12 kann hier durch Spritzdüsen 17 Verdünnungswasser zugeführt werden. Zweckmäßigerweise kann auch ein Teil des im Maschinenkreislauf befindlichen Siebwassers durch das Rohr 18 erst hier zugesetzt werden, weil dadurch ein Austreten von. Schaum aus den Zuflußrinnen vor dem Knotenfang und die damit verbundenen Stoffverluste vermieden werden. Die innerhalb der Faseraufschwemmung befindliche Luft tritt nämlich um so leichter, in Form von Schaum aus der Flüssigkeit, je stärker das Gemisch verdünnt ist. Es ist also günstig, den Stoff zunächst nur in dem für die einwandfreie Arbeitsweise der Reinigungsmaschinen notwendigen' Maße zu verdünnen und das restliche Verdünnungswasser erst knapp vor dem Entschäumer zuzusetzen.
Im Bereiche des Hauptstromes der Flüssigkeit kann sich der auf der Flüssigkeit schwiminende Schaum nicht in der sonst üblichen Weise an den Berührungsstellen des Flüssigkeitsspiegels mit den Gefäßwänden festsetzen, da er von dem in der ringförmigen. Außenrinneg zu dem tieferen Sumpf vor dem Saugschlitz io fließenden Überfallstrom mitgenommen wird. Von Vorteil ist hier auch, daß die Fläche des Flüssigkeitsspiegels im Saugsumpf im Verhältnis zu der von der überfallkante begrenzten Fläche sehr klein ist und daß sich deshalb Schwankungen der Menge des überfallenden Stoffes durch im selben Verhältnis größere Bewegungen des Spiegels vor dem Saugschlitz auswirken, was für die Empfindlichkeit des Regelvorganges günstig ist.
Abb. 2 zeigt eine Ausführungsform des Vakuumbehälters 3 mit Stoffdurchgang von außen nach innen und Absaugung durch ein in der Mitte angeordnetes tellerförmiges Saugmundstück i io. Die Leitung 18 führt zur Pumpe i i.
Abb. 3 zeigt eine langgestreckte Anordnung des Vakuumbehälters ohne Überfall. Der Flüssigkeitsspiegel wird durch den Saugschlitz io bestimmt. Der abzusaugende obere Teilstrom und der Schaum wandern mit dem Hauptstrom dem Saugmundstück zu. Die Zerstäuberdüsen i9 verhindern ein Ansetzen des Schaumes an den Gefäßwänden. Zwischen Ein- und Austritt durchfließt der Strom eine lange Strecke in dünner Schicht, was besonders für die Entlüftung von Stoffen größerer Dichte vorteilhaft ist. Zur besseren Raumausnützung kann diese verlängerte Bahn für den dünnschichtigen Stoffdurchfluß auch in Form einer ring- oder spiralförmigen Rinne und der Vakuumbehälter dabei rund ausgeführt werden.
Gemäß Abb.4 ist die Apparatur nach Abb. i (schematisch) an einen sogenannten Hochdruckauflauf angepaßt. Der Stoff tritt durch den Kasten 2 mit Umleitungswänden 2o durch einen verstellbaren Ausflußspalt 21 direkt auf das Sieb. Die Stauhöhe h im Kasten ist durch die jeweilige Spaltöffnung und die zufließende Stoffmenge bestimmt. Das Abfallrohr 13 des Entschäumers könnte also ohne Überfall in den Kasten :2 führen, und dem Flüssigkeitsspiegel bei der Stauhöhe la käme dabei die das Vakuum bestimmende Funktion des Überfalles aus dem Kasten 2 (in der Ausführung nach Abb. i) zu. Der Regelvorgang erklärt sich dann wie folgt: Im normalen Betrieb mit einer durchtretenden Stoffmenge, die im Kasten 2 gerade die Stauhöhe h erzeugt, herrscht im Vakuumbehälter das Vakuum H. Bei Anwachsen der zufließenden Stoffmenge auf ein -der Stauhöhe h, entsprechendes Maß stellt sich ein entsprechendes kleineres Vakuum H1 dadurch ein, daß sich vorübergehend auch der im Vakuumbehälter überfallende Rückstrom vergrößert und deshalb die Pumpe i i so lange weniger Luft absaugen kann, bis das Vakuum auf dieHöhe Hl zurückgegangen und das hydrostatische Gleichgewicht wiederhergestellt ist. Analog ist der Vorgang bei Verminderung der zufließenden Stoffmenge unter Anstieg des Vakuums auf die neue Höhe H2.
Unregelmäßigkeiten im Stoffdurchtritt, die sich etwa im Betriebe aus nicht vorausgesehenen Gründen infolge des Fehlens einer Überfallkante ergeben, könnte zwar auch bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung durch einen besonderen, an sich bekannten Überfall vorgebeugt werden, da aber die Stauhöhen im Zulaufkasten je nach Stoffmenge und Spaltöffnung sehr verschieden sein können, ist erfindungsgemäß dieser Überfall der Höhe nach verstellbar und der Stauhöhe anpaßbar. Dadurch wird die sonst bei niedriger Stauhöhe und dementsprechend hohem Überfall bestehende Gefahr einer neuerlichen Aufnahme von Luft in den Papierstoff vermieden.
Die Abb. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform des Entschäumers in Anwendung auf einen Hochdruckauflauf. Der äußerst einfach und raumsparend ausgebildete Vakuumbehälter ist unter Wegfall aller Rohrleitungen mit dem Auflaufkasten 2 zu einer Einheit verbunden und nimmt die ganze Breite des Auflaufkastens ein. Unter dem Einfluß des Vakuums fließt der Hauptstrom über die hohe Umleitungswand 22 hinweg. Der Rückstrom mit dem Schaum tritt über die überfallkante7 in die Rinne 8 und von hier in das Saugmundstück io. Durch Spritzdüsen i9 oder ein längs der Wände angebrachtes Spritzrohr wird das Ansetzen von Schaum an den Wänden des Behälters verhindert.
Im praktischen Betrieb ist zwar nach Erreichung des erforderlichen Vakuums nur eine verhältnismäßig geringe Leistung der Vakuumpumpe nötig, es ist aber wichtig, die Anlaufzeit möglichst kurz zu halten bzw. das erforderliche Vakuum in möglichst kurzer Zeit zu erreichen. Gemäß der Erfindung wird deshalb vorteilhafterweise eine Verstärkung der Saugwirkung während der Anlaufzeit vorgesehen, beispielsweise durch vorübergehende Steigerung der Umdrehungszahl der Vakuumpumpe oder durch Verwendung zweier parallel geschalterer Pumpen, von denen eine im Dauerbetrieb außer Betrieb zu setzen wäre.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Entgasen strömender Flüssigkeiten der Papierstoff-, Papier-und Pappenindustrie und ähnlicher Flüssigkeiten unter Anwendung von Vakuum zum Absaugen der in der Flüssigkeit enthaltenen Gase, insbesondere Luft, dadurch gekennzeichnet, daß an der Einwirkungsstelle des Vakuums die obere Flüssigkeitsschicht ständig entfernt wird. z. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdünnung der Luft und die Absaugung der oberen Flüssigkeitsschicht durch dieselbe Saugquelle bewirkt werden. 3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das dem hydrostatischen Druckgefälle zwischen den Flüssigkeitsspiegeln an der Entgasungsstelle und an der Austrittsstelle entsprechende Vakuum durch Festlegung des derVakuumeinwirkung ausgesetztenFlüssigkeitsspiegels unabhängigvonderMenge des abgesaugten Flüssigkeitsanteiles konstant gehalten wird. 4. Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch Vergrößerung der Oberfläche des Flüssigkeitsstromes an der Einwirkungsstelle des Vakuums die Schichtdicke des Flüssigkeitsstromes verkleinert wird. 5. Verfahren nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der abgesaugte Flüssigkeitsanteil nach gesonderter Entgasung bzw. Entschäumung in die zu entgasende Flüssigkeit zurückgeleitet wird. 6. Verfahren nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Entgasung bzw. Entschäumung des zurückgeleiteten Flüssigkeitsanteiles durch Verdünnung undloder durch Schleuderwirkung erfolgt. 7. Verfahren nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der verdünnte, abgeleitete Flüss.igkeitsanteii zur Einstellung der beabsichtigten Dichte des zu entgasendenFlüssigkeitsstromes, zweckmäßig unmittelbar vor der Entgasungsstelle, verwendet wird. B. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche i bis 7 mit einem an eine stetig wirkende Saugquelle angeschlossenen Vakuumbehälter und in dessen Boden einmündenden Steig- bzw. Fallrohren für die kontinuierliche Zu- bzw. Ableitung der zu entgasenden bzw. entgasten Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die vorzugsweise schlitzförmige Absaugöffnung (io) des Behälters (3) in oder unterhalb der Spiegelhöhe der ihn, durchströmenden Flüssigkeit liegt. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Absaugschlitz (io) in der Seitenwand des Behälters (3) vorgesehen ist (Abb. i, 3 bis 5). i o. Vorrichtung nach Anspruch 8 und 9, gekennzeichnet durch eine vom Behälterboden hochgeführte, mit ihrer freien Oberkänte den Flüssigkeitsspiegel an der Entgasungsstelle festlegendeüberfallwand (7) sowie weiter durch eine im Behälter an seiner Wand entlang führende Rinne (8, 9) in deren Seitenwand der Absaugschlitz (io), zweckmäßig unterhalb des Behälterbodens, vorgesehen ist (Abb,. i, 4, 5). ii. Vorrichtung nach Anspruch i o, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden der Rinne zum Absaugschlitz hin abfällt (Abb. i und 4). i2. Vorrichtung nach Anspruch io und i i, dadurch gekennzeichnet, daß die Rinne (8, 9). einen nur kleinen Teil der Gesamtfläche des Behälters (3) einnimmt. 13. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Absaugschlitz (iio) innerhalb der Mündung des Fallrohres (i3) liegt (Abb.2). 14. Vorrichtung nach Anspruch 8 bis 13, gekennzeichnet durch Einmündung (6) des Steigrohres (5) innerhalb der Fallrohrmündung (Abb. i, 4). i5.' Vorrichtung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch Hochführung der Steigrohrmündung (6) über die Mündung des Fallrohres. 16. Vorrichtung nach Anspruch 8 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälterboden von der, zweckmäßigerweise zu einer Umfangsmulde vergrößerten Steigrohrmündung (6) zu der innerhalb derselben vorgesehenen Mündung des Fallrohres (13) abfällt (Abb.2). . 17. Vorrichtung nach Anspfuch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälterboden im Raume zwischen den einander gegenüberliegenden Mündungen des Steigrohres (5) und des Fallrohres (13) eben und waagerecht verläuft (Abb. 3). 18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälterboden im Raume zwischen den Mündungen des Steig- und des Fallrohres zu einer den Flüssigkeitsweg zwischen ihnen verlängernden Rinne ausgebildet ist. i9. Vorrichtung nach Anspruch 8 bis io, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündungen des Steig-und des Fallrohres (5,13) die gesamte Fläche des Behälterbodens bzw. dessen von der Überfallwand begrenzten Teiles einnehmen (Abb. 5). 2o. Vorrichtung nach Anspruch i9, dadurch gekennzeichnet, daß das Steig- und das Fallrohr von der abwärts verlängerten Seitenwand und einer bis knapp unter die Entgasungsstelle heraufreichenden Zwischenwand (22) gebildet werden (Abb. 5). 21. Vorrichtung nach Anspruch 8 bis 20, gekennzeichnet durch sich erweiternde Mündungsstücke des Steigrohres (5) und/ oder des Fallrohres (r3). 22. Vorrichtung nach Anspruch 8 bis 21, gekennzeichnet durch einen oberhalb des Flüssigkeitsspiegels in den Behälter einmündenden regelbaren Lufteinlaß (15) (Abb. i) 23. Vorrichtung nach Anspruch 8 bis 22, gekennzeichnet durch eine an den Absaugschlitz angeschlossene zugleich sowohl Luft als auch Flüssigkeit fördernde Saugpumpe (ii). 24. Vorrichtung nach Anspruch 23, gekennzeichnet durch eine Saugpumpe mit durch Vergrößerung der Drehzahl oder Anschaltung einer Hilfspumpe steigerbarer Anlaufleistung. 25. Vorrichtung nach Anspruch 23 und 24, dadurch gekennzeir!hnet, daß die Druckleitung der Saugpumpe (ii), zweckmäßig tangential, in ein Entlüftungs- bzw. Entschäumungsg-efäß (12) und dessen Flüssigkeitsableitung in die Zuführungsleitung (4) der zu entgasenden Flüssigkeit einmündet (Abb. 1, 3, 4). 26. Vorrichtung nach Anspruch 23 bis 25, gekennzeichnet durch eine in das Entlüftungsgefäß (i2) einmündende Zuleitung (18) für Verdünnungsflüssigkeit, namentlich Siebwasser. 27. Vorrichtung nach Anspruch 8 bis 26, gekennzeichnet durch an den Seitenwänden des Vakuumbehälters (3) und gegebenenfalls des Entlüftungsgefäßes (12) vorgesehene Spritzdüsen (16, 17, 19) (Abb. 1, 3, 5). 28. Vorrichtung nach Anspruch 8 bis 27 mit offenem Zulaufkasten mit nahe an seinem Boden endendem Fallrohr und Überlauf für die entgaste Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks regelbarer Einstellung der Flüssigkeitsstauhöhe im Zulaufkasten (2) der Überlauf höhenverstellbar ist (Abb. r).