-
Die Erfindung betrifft generell Verarbeitungsmaschinen für Papierbrei
und insbesondere Absonderer für Ausschußteilchen, beispielsweise die
zum Abtrennen von Knoten oder anderen groben Partikeln aus einer
akzeptablen Breiaufschlämmung.
-
Beim Verarbeiten von Holzbrei zur Papierherstellung ist das Entfernen
von Knoten und anderen groben nicht aufgeschlossenen Partikeln aus der
Breiaufschlämmung erforderlich. Das wird allgemein von einem
Knotenabsonderer bewerkstelligt, in dem man die Breiaufschlämmung
durch einen Separierer passieren läßt, an dem die Knoten festgehalten
werden. Die Knoten werden abgeschabt oder anders von dem Separierer
entfernt und von dem Absonderer abgegeben.
-
Knotenabsonderer umfassen üblicherweise entweder mit hoher
Geschwindigkeit horizontal schwingende Separierer mit einer generell
ebenen Oberfläche oder Absonderer vom Schraubentyp. Die Absonderer
vom Schraubentyp können entweder Maschinen des Typs mit einem
stationären, zylinderförmigen Separierer oder des Typs mit einem
rotierenden Separierer sein, die entweder eine horizontale oder eine
vertikale Drehachse haben können, wenn auch die vertikale Achse
heutzutage häufiger verwendet wird. Ein derartiger Absonderer des Typs
mit einem rotierenden Separierer ist in EP-A-0 485 153 beschrieben (ein
Dokument, das gemäß Art. 54 Abs. 3 EPÜ angeführt ist), in dem eine
Vorrichtung zum Separieren von groben Partikeln aus einer
Aufschlämmung in einem Fluid beschrieben ist, das eine spiralförmige
Wendel, eine Einströmkammer, eine Zuführkammer, eine
Separierkammer und eine Abgabekammer flüssigkeitsfreier, grober
Partikel aufweist. Ein Separierer ist an einem Außenrand von
Knotentransportschrauben-Wendeln festgemacht und rotiert mit diesen.
Die Knoten bewegen sich in Reaktion auf Trägheitskräfte, welche die
Schwerkraft, hydrodynamische Kräfte und die Reibung zwischen den
Knoten und der Schraubenwendel überwinden, die Schraubenwendeln
nach oben.
-
Akzeptable Fasern gelangen durch Separiereröffnungen hindurch, so daß
die Knoten schließlich von dem Absonderer in einem relativ sauberen
Zustand abgegeben werden. Der Knotenabsonderer des Schraubentyps
mit rotierendem Separierer hat den Vorteil, daß eine Relativbewegung
zwischen der Schraubenwendel und dem Separierer eliminiert ist.
Verglichen mit Absonderern mit nicht rotierendem Separierer weist der
Absonderer mit rotierendem Separierer weniger Verschleiß und
Abnutzung auf und eliminiert außerdem das Zerdrücken oder Zerreiben
der Knoten, zu dem es durch die Relativbewegung zwischen den
Schraubenwendeln und dem Separierer kommen würde. Da die Knoten
nicht zerdrückt oder zerrieben werden, ist die durch die
Separiereröffnungen hindurchgelangende Aufschlämmung akzeptabler
Fasern nicht mit Knotenverunreinigungen und abgeriebenen
Holzpartikeln verunreinigt, was nachteilig für die Qualität des Breis und
die Papierherstellung wäre.
-
Von Knotenabsonderern des Typs mit schwingendem Separierer weiß
man, daß sie infolge von Beschädigungen durch Ermüdung und
Verschleiß an den schwingenden Teilen und der Struktur beträchtlichen
Wartungs- und Reparaturaufwand erfordern. Knotenabsonderer des
Schraubentyps mit stationärem Separierer unterliegen Verschleiß infolge
des bereits beschriebenen Zerdrückens und Zerreibens und sie liefern
auch einen erhöhten Gehalt an Knotenteilchen in der
Breiaufschlämmung, was schließlich die Qualität des Papiers
verschlechtern kann.
-
Knotenabsonderer des Schraubentyps mit rotierendem Separierer
unterliegen einem geringeren Auftreten von Ermüdungsbeschädigungen
und geringeren Verschleißbeschädigungen als Folge davon, daß das
Zerdrücken und Zerreiben praktisch eliminiert ist, und halten deshalb
länger und ergeben einen saubereren Brei. Ein derartiger
Knotenabsonderer mit vertikaler Achse besitzt eine Einströmkammer am
Boden für tangential zugeführte Aufschlämmung, eine Schraubenwendel,
die rotieren kann und generell von der Einströmkammer nach oben zu
der Knotenabgabekammer verläuft, einen Separierkorb, der rotieren kann
und an dem unteren Bereich der rotierenden Schraubenwendel
festgemacht ist, um eine Separierkammer zu definieren, und eine
stationäre Knotenwasch- und Flüssigkeitstrenn-Gehäuseerweiterung, die
sich zwischen der Separierkammer und der Knotenabgabekammer in
Verbindung mit diesen befindet und die obere Verlängerung der
rotierenden Schraubenwendel einschließt.
-
Einfach gesagt, wird bei diesem Knotenabsonderer die die Knoten
enthaltende Breiaufschlämmung durch den tangentialen Einlaß in die
Einströmkammer eingebracht und fließt spiralförmig nach oben in die
Separierkammer. Die Wendel des Schraubenförderers transportiert die in
der Breiaufschlämmung enthaltenen Knoten durch die Separierkammer,
in der die akzeptablen Breifasern durch die Öffnungen in dem
rotierenden Separierer hindurchgehen. Über der Separierkammer
transportiert weiterhin die Wendel des Schraubenförderers die Knoten
durch die Fasern-Auswasch-Zone und die Flüssigkeitsablaufzone der
stationären Gehäuseerweiterung zu der Knotenabgabekammer. Das
tangentiale Zuführen ist wünschenswert, weil es zentrifugales Abtrennen
von Steinen und anderen schweren "Ausschuß-"Materialien fördert, die
in der zugeführten Breiaufschlämmung enthalten sein können, so daß sie
zum endgültigen Abgeben aus dem Knotenabsonderer durch einen
speziellen Auslaß gesammelt werden können.
-
Der gerade beschriebene Knotenabsonderer des Typs mit einem mit
einer vertikalen Achse rotierenden zylinderförmigen Separierer ist aber
Unterbrechungen beim Knotentransport ausgesetzt, die ein Abschalten
zum Säubern des Systems erforderlich machen. Man hat festgestellt, daß
unabhängig von der Betriebsgeschwindigkeit des Knotenabsonderers, der
Konsistenz des Breis und der geometrischen Beziehungen in dem
Knotenabsonderer nicht akzeptierbare Knotentransportunterbrechungen
mit anschließendem Anhäufen von Knoten sowohl in der
Separierkammer als auch in der Gehäuseerweiterung auftreten. Diese
Unterbrechungen führen zu Knotenanhäufungen an den
Schraubenwendeln, was ein ernstes dynamisches Ungleichgewicht
erzeugt, die Produktionskapazität durch die Knotenabsonderereinheit
ernsthaft beeinflussen kann und deshalb kostspieligen Wartungsaufwand,
Produktionsausfallzeit und teures Verdoppeln der Ausrüstung
erforderlich machen kann, um den Produktionsfluß während
Abschaltungen, die durch Unterbrechungen beim Knotentransport
erforderlich sind, aufrechtzuhalten.
-
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung
zum Trennen grober Partikel aus einer Aufschlämmung in einem Fluid
bereitgestellt aufweisend eine Einrichtung zum Verstärken des
Aufwärtstransports auf einer Wendel eines Spiralförderers von groben
Partikeln von einer Einströmkammer durch eine Zuführkammer durch
eine Separierkammer durch ein Wasch- und Flüssigkeitstrenn-Gehäuse
und schließlich zu einer Abgabekammer flüssigkeitsfreier, grober
Partikel, wobei eine Einrichtung zum Ändern eines dynamischen
Kräftegleichgewichts vorgesehen ist, das auf die groben Partikel wirkt
während ihres Aufwärtstransports von der Einströmkammer durch die
Zuführkammer durch die Separierkammer und durch das Wasch- und
Flüssigkeitstrenn-Gehäuse, wobei die Einrichtung zum Ändern eines
dynamischen Kräftegleichgewichts eine Prallplatte in der Zuführkammer
zum Reduzieren der tangentialen Strömungsgeschwindigkeit aufweist, um
die Zentrifugalwirkung der Aufschlämmung in einem Fluid gegen em
Separierelement zu begrenzen, und/oder eine ungelochte Oberfläche des
Separierelements dem Befestigungsort der Wendel des Spiralförderers
benachbart und über den Befestigungsort ragend aufweist, wobei die
ungelochte Oberfläche die Mitführkräfte der Flüssigkeit infolge des dort
Hindurchströmens des Fluids reduziert, und/oder eine oder mehrere im
wesentlichen vertikale Nuten in der Wandoberfläche der Wasch- und
Flüssigkeitstrenn-Kammer aufweist.
-
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein
Verfahren zum Verstärken des Transports auf einer Wendel eines
Spiralförderers von groben Partikeln, die aus einer Aufschlämmung in
einem Fluid einer Substanz aus feinen Partikeln abgetrennt werden,
bereitgestellt aufweisend: Verringern von hydrodynamischen
Mitführkräften, die grobe Partikel an dem Separierelement festhalten,
welches verwendet wird, um die groben Partikel aus der
Aufschlämmung in einer Flüssigkeit abzutrennen;
-
Transportieren der abgetrennten groben Partikel von dem
Separierelement auf einer Wendel eines Spiralförderers zu einer
Flüssigkeitstrennkammer mit einer stationären Außengehäusewand; und
Erhöhen der umfangsmäßigen Reibungskraftkomponenten relativ zu den
axialen Reibungskraftkomponenten zwischen den groben Partikeln und
der stationären Außengehäusewand, die die spiralförmige Wendel
umgibt.
-
Zum besseren Verständnis der Erfindung und, um zu zeigen, wie
dieselbe ausgeführt werden kann, wird nun beispielhaft auf die begleitenden
Zeichnungen Bezug genommen, für die gilt:
-
Fig. 1 ist eine schematische Teilansicht zum Teil im Schnitt, die den
Gesamtaufbau eines rotierenden Knotenabsonderers des
Schraubentyps mit einem zylinderförmigen Separierer mit
vertikaler Achse zeigt, der die vorliegende Erfindung
beinhaltet;
-
Fig. 2 ist eine schematische Teilansicht in der Draufsicht, die das
wirbelreduzierende Prallplatten-Merkmal der vorliegenden
Erfindung zeigt;
-
Fig. 3A und 3B sind Teilansichten von der Linie 3-3 von Fig. 2, die
mögliche alternative Formen von wirbelreduzierenden
Prallplatten zeigen;
-
Fig. 4 ist eine schematische Teilansicht eines Teils des Separierkorbs,
die einen Teil des Transport-Verstärkungs-Merkmals in diesem
Bereich des Knotenabsonderers zeigt;
-
Fig. 5 ist eine Ansicht von der Linie 5-5 von Fig. 4, die die
bevorzugte Ausführungsform dieses Transport-Verstärkungs-
Merkmals zeigt;
-
Fig. 6 ist eine Ansicht von Fig. 6-6 von Fig. 4, die eine alternative
Ausführungsform dieses Transport-Verstärkungs-Merkmals
zeigt;
-
Fig. 7 ist eine schematische Teilansicht der stationären
Gehäuseverlängerung über der Separierkammer, die das
Transport-Verstärkungs-Merkmal in diesem Bereich des
Knotenabsonderers zeigt; und
-
Die Fig. 8A, 8B und 8C sind Ansichten von den Linien 8A-8A, 8B-8B
bzw. 8C-8C von Fig. 7, um drei mögliche Formen von
Nutentypen im Schnitt zu zeigen.
-
Fig. 1 gibt eine Gesamtdarstellung eines Knotenabsonderers des
Schraubentyps mit rotierendem Separierer 100. Eine Knoten enthaltende
Aufschlämmung wird durch den tangential gerichteten Einlaß in die
Einströmkammer 10 eingebracht, die an der Oberseite durch eine nach
unten spilalförmig verlaufende Platte 13 begrenzt ist, die den Boden
einer Aufnahmekammer 35 definiert, die sich radial außerhalb der
Separierkammer 20 befindet. Die Innenwand 11 der Einströmkammer 10
ist ein wenig gegenüber dem Boden 102 des Gehäuses 101 des
Knotenabsonderers angehoben, um einen Verbindungsweg von der
Einströmkammer 10 durch die Zuführkammer 103, die durch die
Oberfläche 104 der Wand 11 und das Lagergehäuse 12 definiert ist, zu
der Separierkammer 20 zu schaffen. Prallplatten 15 sind an oder um das
Rotorlagergehäuse 12 angebracht und ragen nach außen in Richtung auf
die Oberfläche 104 der Wand 11 durch die Zuführkammer 103 und
ebenso nach oben zu oder in die Separierkammer 20. Die
Separierkammer 20 ist durch das Separierelement oder den Separierer 30
definiert, der in diesem Beispiel ein aufrechter, kreisförmiger Zylinder
mit einem Muster aus Öffnungen 25 ist, um selektiv das Passieren von
Breiaufschlämmung von der Separierkammer 20 durch die Öffnungen 25
in die Aufnahmekammer 35 zu erlauben, während Knoten und andere
grobe Partikel zurückgehalten werden. Die Schraubenfördererwendel 50
ist von Haltearmen 16 an der Rotorwelle 14 abgestützt Der Separierer
30 ist an dem Außenrand der Schraubenförderwendel 50 so angebracht,
daß die Wendel 50 und der Separierer 30 miteinander rotieren. Die
Wendel so ist so gezeigt, daß sie etwa durch die oberen drei Viertel der
vertikalen Höhe der Separierkammer 20 verläuft. Vorzugsweise verläuft
sie über einer Hälfte bis drei Viertel der Höhe des Separierers 30,
obwohl sie auch für bestimmte Anwendungen kontinuierlich über die
gesamte vertikale Höhe der Separierkammer 20 sein wird. Über der
Separierkammer 20 stellt die stationäre Gehäuseverlängerung 40 eine
Verbindung zu der Abgabekammer 45 flüssigkeitsfreier Knoten her. Die
Wendel 50 ragt auch zu der Knotenabgabekammer 45 und rotiert mit
ihrem äußeren Rand in enger Nähe zu der inneren Oberfläche 41 der
Wand 43 der stationären Gehäuseverlängerung. Bei dem Separierer 30 in
der Separierkammer 20 ist das Muster aus Öffnungen 25, die für das
Passieren der Breiaufschlämmung von der Separierkammer 20 in die
Aufnahmekammer 35 offen sind, so gestaltet, daß eine ungelochte
Oberfläche 27 geschaffen ist, die der oberen Oberfläche 51 der Wendel
50 benachbart ist und sich über ihr befindet. Durch die ungelochte
Oberfläche 27 kann die Breiaufschlämmung von der Separierkammer 20
nicht in die Aufnahmekammer 35 fließen, und so sind in Verbindung mit
der oberen Oberfläche 51 der Wendel 50 zwei Seiten einer Zone
geschaffen, in der und durch die Knoten transportiert werden können,
ohne durch Mitführkräfte und die Fähigkeit der Öffnungseingänge, die
Knoten zu halten, behindert zu werden oder unterbrochenem Transport
ausgesetzt zu sein. Bei dieser Zone 55 handelt es sich um eine Zone mit
relativ erhöhter Tangentialgeschwindigkeit und Null hydrodynamische
Separierkräfte auf die Knoten. Außerdem sind im wesentlichen vertikale
Nuten 42 in der inneren Oberfläche 41 der Wand 43 der stationären
Gehäuseverlängerung gezeigt. Diese Nuten verlangsamen intermittierend
die Drehgeschwindigkeit der Knoten. Die so gezeigten Knotentransport
Verstärkungs-Merkmale bestehen aus den Prallplatten 15, der Oberfläche
27 der Zone 55 und vertikalen Nuten 42 in der Gehäuseverlängerung 40,
die gemeinsam wirken, um einen Mechanismus zu schaffen, um
Unterbrechungen beim Passieren der Knoten zwischen der
Separierkammer 20 und der Knotenabgabekammer 45 auszuschließen.
-
Die die Knoten enthaltende Breiaufschlämmung gelangt in den
Knotenabsonderer mit einer Tangentialgeschwindigkeit, die ihr durch die
tangentiale Ausrichtung des Einlasses und den ringförmigen Weg der
Einströmkammer 10 mitgegeben wurde. Diese Bewegung ist in der
bevorzugten Ausführungsform gleich gerichtet zu der Bewegung der
Schraubenfördererwendel 50 und des Separierers 30 gezeigt und, obwohl
weniger Leistung benötigt wird, wenn sie bis in die Separierkammer 20
beibehalten wird, induziert sie eine niedrigere Relativ(Tangential)-
Geschwindigkeit zwischen dem Separierer 30 und der
Breiaufschlämmung und den Knoten. Mitführkräfte, die durch das
Rotieren des Separierers 30 erzeugt werden, führen auch zu einem
geringeren Relativ(Tangential)-Geschwindigkeitsunterschied zwischen
dem Separierer 30 und der die Knoten enthaltenden Breiaufschlämmung.
Die vertikal gerichtete Oberfläche 51 der Wendel 50 bewirkt tendenziell
auch eine geringere Relativ(Tangential)-Geschwindigkeit zwischen dem
Separierer 30 und der Breiaufschlämmung und den Knoten. Damit die
Knoten nach oben auf der Wendel 50 zu der Knotenabgabekammer 45
transportiert werden, müssen sie eine geringere absolute
Tangentialgeschwindigkeit besitzen als die Wendel 50, d. h. sie müssen
eine der Geschwindigkeit der Wendel 50 entgegengerichtete
Relativgeschwindigkeit besitzen. Das macht den aufwärts axial
ununterbrochenen Transport der Knoten durch die Transportoberfläche
51 in die oben angeordnete Knotenabgabekammer 45 möglich.
-
An unterschiedlichen Orten in dem Knotenabsonderer sind die Knoten
den Wirkungen von unterschiedlichen Kräften ausgesetzt. Beginnend an
der Einströmkammer 10 besitzen die Knoten eine
Tangentialgeschwindigkeit als Folge der Ausrichtung des
Zuführeinlasses. Nach dem Passieren unter der Wand 11 und, nachdem
sie durch die verlangsamende Wirkung der Prallplatten 15 in der
Zuführkammer 103 im wesentlichen ihre gesamte
Tangentialgeschwindigkeit verloren haben, strömen die von der
umgebenden Aufschlämmung getragenen Knoten vertikal nach oben in
die Separierkammer 20. Diese Prallplatten, die in der bevorzugten
Ausführungsform an dem Lagergehäuse 12 befestigt gezeigt sind, sind
detaillierter in den Figuren 2, 3A und 3B gezeigt. Man beachte, daß die
Fig. 2 vier Prallplatten zeigt, daß dies aber nur eine illustrierende
Darstellung ist. Die tatsächliche Anzahl der Prallplatten 15 wird unter
Berücksichtigung der Größe des Absonderers 100, der Zuführrate der
die Knoten enthaltenden Aufschlämmung, der Konsistenz der
zugeführten Aufschlämmung, der Flockungseigenschaft des Breis, der
Drehgeschwindigkeit der Wendel 50 und des Separierkorbs 30, der
Anzahl der Schraubenwendeln 50 und der Steigung der
Schraubenwendeln 50 bestimmt. So wird abhängig von diesen
Überlegungen die Anzahl, die vertikale Höhe und die Gestalt der
Prallplatten 15 entsprechend wie erforderlich ausgewählt, um die
absolute Tangential(Dreh)-Geschwindigkeit der die Knoten enthaltenden
Breitaufschlämmung in der Separierkammer 20 anzuhalten und/oder zu
verlangsamen.
-
Man hat festgestellt, daß in der Separierkammer 20 Unterbrechungen
beim Knotentransport auf das Fließen der feinfasrigen Aufschlämmung
durch die Öffnungen 25 des Separierers 30 zurückzuführen sind. Dieses
Fließen hat die Tendenz, die Knoten mitzuführen, sie fest gegen den
Separierer 30 zu ziehen und sie daran festzuhalten. Wenn die Knoten
einmal stationär an dem Separierer 30 gehalten sind, kommt es zu einem
Abtrocknen des Breis um die Knoten mit einem resultierenden Anhäufen
von Breifasern in den Leerstellen zwischen den Knoten, worauf das
Ganze zu einer dicht zentrifugierten, relativ trockenen Masse kulminiert,
die an der Oberfläche des Separierers 30 fest gehalten ist, was ernsthafte
Schwingungen hervorruft, und/oder es geht so weit, daß der Separierer
30 mit der zugeführten Strömung nicht mehr fertig wird, die dann in die
Knotensammelkammer 45 überläuft, und der Absonderer muß
abgeschalten werden, und die gepackte Masse muß "herausgegraben"
werden. Diese Tendenz zum Festhalten und zu
Knotentransportunterbrechungen ist in der Nähe der oberen (der
vorlaufenden) Oberfläche 51 bei dem Bereich der Befestigung der
Wendel 50 an dem Separierkorb 30 maximal, wenn die Öffnungen 25 an
die obere Oberfläche 51 der Wendel 50 heranreichen. Das wird verstärkt
durch und wegen der induzierten Zentrifugalkraft auf die
Breiaufschlämmung- und -Knoten-Mischung durch die Wendel 50 und
wird verstärkt durch die Zentrifugalwirkung auf die Knoten, die durch
jede Tangentialgeschwindigkeit zustande kommt, die durch die
Prallplatten 15 nicht abgebaut wurde. (Man beachte, daß der perforierten
Oberfläche des Separierers 30 benachbart, außerhalb des ungelochten
Bereichs 27 in der die Knoten enthaltenden Breiaufschlämmung durch
die viskosen Mitführkräfte, die durch den rotierenden Separierer 30, die
rotierende Knoten transportierende Wendel 50, die rotierende Rotorwelle
14 und die rotierenden Wendelabstütz-Haltearme 16 ausgeübt werden,
ein gewisses Maß an unerwünschter Drehfließgeschwindigkeit induziert
werden wird. Aber die induzierte Drehgeschwindigkeit der die Knoten
enthaltenden Breiaufschlämmung, die in ihrer Größe mit der Strecke
zunimmt, die an dem Separierer 30 nach oben zurückgelegt wurde, muß
relativ niedriger sein als die der Innenoberfläche des Separierers 30.
Dieser Geschwindigkeitsunterschied bewirkt, daß die Knoten tangential
über die Öffnungen 25 in dem Separierer 30 hin zu der Oberfläche 27
und in die Zone 55 "mitgeschleppt" werden. Die relativ niedrigere
Geschwindigkeit der "mitgeschleppten" Knoten bezogen auf die obere
Transportoberfläche 51 der Wendel 50 führt zu dem Aufwärtstransport
der Knoten durch die spiralförmige obere Transportoberfläche 51 der
Wendel 50 durch die Kanalzone 55 unbehindert freier Strömung in der
Separierkammer 20 und in die stationäre Gehäuseverlängerung 40. Die
Figuren 4, 5 und 6 zeigen das Merkmal der Erfindung, das entworfen
wurde, um die Einfang- und Haltewirkung der hydrodynamischen
Separierkräfte zu eliminieren, die sonst zu Unterbrechungen beim
Knotentranport in der Separierkammer 20 führen würden.
-
Die Fig. 4 zeigt eine schematische Teildarstellung des Separierkorbs 30,
sem Muster von Öffnungen 25 und die Oberfläche 27, die sich an einer
Seite einer Zone 55 reduzierter hydrodynamischer Separierkräfte
befindet. Das wird als ein Ort beschrieben, der eine Zone zum Sammeln
und Transportieren der Knoten definiert, und weil es das physische
Verschließen gewisser Öffnungen 25 des Separierers 30 in einem Muster
zeigt, das mit der Gestalt der spiralförmig verlaufenden oberen
Oberfläche 51 der Schraubenfördererwendel 50 konform ist. Die Fig. 5
zeigt die bevorzugte Ausführungsform der Zone 55, die strukturell aus
einem ungelochten Band 27 des Separierers 30 besteht, das von dem
Befestigungsbereich der Schraubenwendel 50 nach oben ragt. Diese
Ausführungsform ist bevorzugt, weil sie auch die Zeit und die Kosten
für das Bohren von Öffnungen 25 in dem Bereich des ungelochten Bands
27 einspart.
-
Die Fig. 6 zeigt eine alternative Ausführungsform, die beispielsweise
bestehende, gebohrte Öffnungen 25 verschließt, was ein Nachrüsten
bereits bestehender Knotenabsonderer und/oder das Ersetzen der
Schraubenwendel 50 und das Modifizieren der Steigung der
Schraubenwendel 50 erlaubt. In diesen Fällen ist die Zone 55 durch die
Oberfläche 27a eines eingesetzten Flanschs 52 begrenzt, der nach oben
von dem Befestigungsbereich der Wendel 50 entlang der Oberfläche des
Separierers 30 ragt, um ein Band von Öffnungen der Begrenzungszone
55 zu verschließen. Bei den in den Figuren 5 und 6 gezeigten
Ausführungsformen bewegen sich die Knoten, die auf der Wendel 50
nach oben transportiert werden glatt voran, weil sie, solange sie sich an
der Wendel 50 befinden, nicht länger dem Halten durch
hydrodynamische Kräfte und Anhaften an getrockneten Fasern ausgesetzt
sind, was das Fließen von Breiaufschlämmung und/oder Flüssigkeit
durch die Öffnungen 25 des Separierers 30 sonst normalerweise
unmittelbar der Transportoberfläche der Wendel 50 benachbart begleitet.
So kann entweder ein ungelochtes Band 27a oder ein Flansch 52 die
Knoten in der Separierkammer 20 von den hydrodynamischen Kräfte frei
machen, die sonst die Knoten an dem Übergang von der oberen
Oberfläche 51 der Wendel 50 und den Öffnungen 25 der des Separierers
30 einfangen und halten würden.
-
Oberhalb der Separierkammer 20 verläuft die spiralförmige Wendel 50
des Schraubenförderers durch die stationäre Gehäuseverlängerung 40.
Die Wendel 50 besitzt in diesem Teil des Knotenabsonderers keinen
Flansch am Außenrand. Die Gehäuseverlängerung 40 besitzt eine oder
mehrere im wesentlichen vertikale Nuten 42 an ihrer Innenwand. Diese
Nuten 42 verbessern den vertikalen Transport der Knoten durch die
Gehäuseverlängerung 40, und man hat festgestellt, daß sie erforderlich
sind, um dahindurch einen ununterbrochenen vertikalen Transport zu
erhalten und um ein Anhäufen von Knoten, eine Ansammlung von
Knoten und einen Stillstand des Knotentransports zu vermeiden.
-
Beim Hindurchlaufen durch die Gehäuseverlängerung 40 wirken auf die
Knoten oder groben Partikel die Schwerkraft, die Bewegung der
Schraubenwendel, die Reibung mit der Wand der Gehäuseverlängerung,
die viskosen Mitführkräfte der Flüssigkeit unterhalb des
Flüssigkeitsspiegels 65 und das Zurücklaufen der Flüssigkeit über dem
Flüssigkeitsspiegel 65. Wenn die Innenwand der Gehäuseverlängerung
40 glatt ist oder durch Verschleiß glatt geworden ist, sind die
umfangsmäßigen Reibungskräfte zwischen den groben Partikeln und der
Innenoberfläche 41 der Wand 43 der Gehäuseverlängerung von einer
kleineren Größe als die Kombination aus Schwerkraft,
Knotenreibungskräften an der oberen Oberfläche 51 der
Schraubenwendel, viskose Flüssigkeitsmitführkräfte und Zurücklaufen
der Flüssigkeit über dem Flüssigkeitsspiegel 65. Das wird dazu führen,
daß die groben Partikel oder Knoten bezogen auf die
Transportoberfläche 51 der Schraubenwendel 50 stationär bleiben und so
umfangsmäßig um die. Gehäuseverlängerung 40 auf einer konstanten
Höhe gleiten. Deshalb wird der Knotentransport aufhören und wird
unterbrochen sein, was zu einem fortgesetzten Anhäufen von Knoten mit
sich daraus ergebenden Unwucht-Schwingungskräften, Blockieren der
Separiereröffnungen und Produktionsunterbrechung führt.
-
Selbst unter dem Flüssigkeitsspiegel 65, bevor die Kräfte durch das
Zurücklaufen der Flüssigkeit präsent sind, sind die Knoten der viskosen
Strudelwirkung der Flüssigkeit ausgesetzt, die gekoppelt mit den
Reibungskräften zwischen den Knoten und der Wendel 50 des
Schraubenförderers ausreichen, die umfangsmäßigen Reibungskräfte
zwischen den Knoten und einer glattwandigen stationären
Gehäuseverlängerung 40 zu überwinden. Das favorisiert auch das
Unterbrechen des Knotentransports an der Wendel 50 des
Schraubenförderers.
-
Die Fig. 7 ist eine schematische Darstellung eines Teils des
Knotenabsonderers, bei dem die Separierkammer 20 an die stationäre
Gehäuseverlängerung 40 angrenzt. In dieser Ansicht ist der rotierende
Separierer oder Separiererkorb 30 mit einem Muster aus Öffnungen 25
und einer Oberfläche 27 mit verschlossenen Öffnungen und einer
Oberfläche 51 der Schraubenwendel 50 gezeigt, die generell dazu
gedacht sind, zwei Seiten der Zone 55 reduzierter hydrodynamischer
Separierkräfte zu bilden. In der stationären Gehäuseverlängerung 40 sind
zwei im wesentlichen vertikale Nuten 42 axial mit der Wendel 50 des
Schraubenförderers ausgerichtet gezeigt. Bei den meisten
Betriebszuständen ist diese Richtung akzeptabel, wenn auch rechtwinklig
zur Wendel 50 angeordnete Nuten funktionell optimal wären, weil die
Richtung der Nuten 42 parallel zu der Normalkomponente der auf die
Knoten durch die Wendel 50 ausgeübten Kraft dem Transport der
Knoten in Richtung zur Abgabekammer den geringsten Widerstand
entgegensetzen würden. Man sollte jedoch erkennen, daß die Richtung
der Nuten 42 für maximale Effektivität von der Größe, der Geometrie
und dem Abstand der Nuten, der Betriebsgeschwindigkeit des
Knotenabsonderers, der Neigung oder der Vertikalität der Oberfläche 41
der Wand 43 der Gehäuseverlängerung und der Größe und der
Oberflächeneigenschaft der Knoten oder der groben Partikel, die
verarbeitet werden, sowie von den Herstellungskosten abhängt. Deshalb
wird die favorisierte Richtung der Nuten 42 durch die Gesamtheit der
aufgezählten Faktoren bestimmt, und bei der bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung wurden vier gleichmäßig beabstandete
axial ausgerichtete Nuten für ausreichend befunden, um sowohl den
Transport von Weichholz- als auch Hartholzknoten zu verstärken.
-
Die Figuren 8A, 8B und 8C sind örtliche Schnittansichten, wie man sie
von den Bezugslinien 8A-8A, 8B-8B und 8C-8C von Fig. 7 sehen
würde, um drei mögliche Formen der Nuten 42 in der Wand 43 der
Gehäuseverlängerung 40 im Schnitt zu zeigen. Die Fig. 8C zeigt die
bevorzugte Ausführungsform, die den glattesten kontinuierlichen
Transport erlaubt und die geringste Gelegenheit für ein Splittern,
Zerschneiden oder Zerreiben der Knoten mit der Wendel 50 gibt. Nur
eine Nutenform im Querschnitt wird bei jeder einzelnen Anwendung
verwendet werden, und die drei Bezugslinien in der Fig. 7 wurden nur
aus Gründen der Kürze verwendet.
-
Beim Betrieb des Knotenabsonderers 100 des Schraubentyps mit
rotierendem Separierer werden die Knoten von der fließenden
Brei/Flüssigkeits-Mischung mitgeführt und getragen, und die
Knotenkonzentration erreicht beim Austritt aus der Separierkammer 20
ihren Höhepunkt. Die von der durch die Öffnungen 25 fließenden
Faser/Flüssigkeits-Mischung auf die Knoten ausgeübte Kraft plus die
Zentrifugalkraft auf die Knoten kombiniert mit der Tendenz der
Öffnungen der Perforierung 25, die Knoten zu halten, tendieren alle
dazu, das erwünschte "Gleiten" der Knoten auf der gelochten Oberfläche
des Separierers 30 zu reduzieren und so den Knotentransport negativ zu
beeinflussen. Deshalb wird der Knotentransport in der Separierkammer
20 zuerst durch das Dazwischenstellen von Prallplatten 15 in der
Zuführkammer 103 zwischen der Einströmkammer 10 und den
Transportwendeln 50 in der Separierkammer 20 verstärkt. Diese
Prallplatten verlangsamen die Strömungsrate und reduzieren die
tangentiale Geschwindigkeit der zugeführten Aufschlämmung aus
Knoten, groben Partikeln und der Faser/Flüssigkeits-Mischung. Das
reduziert die Größe der Zentrifugalkraft der Knoten gegen den
Separierer 30 und erhöht das Zurückbleiben in der
Tangentialgeschwindigkeit der Knoten in bezug auf die innere
Oberfläche des Separiererkorbs 30, und maximiert so die
Geschwindigkeit, mit der die Knoten relativ, umfangsmäßig um die
Oberfläche des Separierkorbs in die Transportzone 55 an der Wendel 50
"gleiten". Dann, wenn die die Knoten enthaltende Aufschlämmung durch
die Separierkammer 20 strömt, trifft sie auf die Wendel 50 des
Schraubenförderers, die, durch ihre Steigung und ihre relativ hohe
Drehgeschwindigkeit, die Knoten nach oben entlang der Oberfläche 27
des Separierers 30 hebt, während sie gleichzeitig einen allmählichen
Anstieg in der Drehgeschwindigkeit der die Knoten tragenden
Aufschlämmung bewirkt und so einen Flüssigkeitsstrudel mit einer
oberen Oberfläche 65 erzeugt. Deshalb gibt es zwischen dem Boden und
der Oberseite der Separierkammer 20 einen Gradienten in der
Drehgeschwindigkeit der Breiaufschlämmung und einen
korrespondierenden Gradienten in der Zentrifugalkraft, die die
Breifasern und -knoten in der Aufschlämmung erfahren. Die
Zentrifugalkraft erhöht tendentiell die Fließrate der akzeptablen Fasern
durch die Öffnungen 25 des rotierenden Separierkorbs 30. Die gleiche
Zentrifugalkraft erhöht aber auch die festhaltende Reibungskraft
zwischen den Knoten oder den groben Partikeln und den Rändern der
Öffnungen 25 in der Wand des Separierers 30. Außerdem tendieren die
hydrodynamischen Kräfte, die von dem radial nach außen Fließen des
die Fasern tragenden Fluids durch die Öffnungen 25 des Separierers 0
erzeugt werden, dazu, die Knoten zusammen mit einer Anzanl von
Fasern, die zwischen den Knoten festgehalten sind, einzufangen und
gegen das Separierelement 30 zu halten. Durch das Verschließen der
Öffnungen 25 entlang dem Förderer 50 auf einem Weg, der die Zone 55
reduzierter hydrodynamischer Separierkräfte definiert, sind die
wirksamen Reibungskräfte und Haltetendenzen zwischen den Knoten und
der Wand des Separierers 30 eliminiert, und ein konzentrierter
Knotentransport ist so durch die Separierkammer 20 verstärkt. Die
meisten der akzeptablen Fasern gelangen durch die Öffnungen 25 des
Separierkorbs 30 hindurch, und folglich sind, wenn die Knoten in die
Gehäuseverlängerung 40 gelangen, diese relativ faserfrei. Ein Waschen
durch die Düse 110 löst die verbleibenden Fasern von den Knoten, und
die Waschflüssigkeit und die befreiten Fasern fließen den Strudel nach
unten, um durch die Öffnungen 25 abgegeben zu werden.
-
Die von der relativ faserfreien Flüssigkeit auf die Knoten ausgeübte
viskose Mitführkraft ist bedeutend niedriger als die, die von der
Breiaufschlämmung bei dem Einlaß ausgeübt wird. Der ununterbrochene
Knotentransport zwischen dem Separierer 30 und der Wasch-
Flüssigkeitstrenn-Gehäuseverlängerung 40 wird durch die beträchtliche
umfangsmäßige Knotenhaltekraft bewirkt und durch die
Gehäuseverlängerung 40 fortgesetzt, wobei die Knotenhaltekraft den im
wesentlichen vertikalen Nuten 42 in der Wand 43 der
Gehäuseverlängerung zuzuschreiben ist und ausreicht, die Bewegung der
Knoten und der groben Partikel die Fördererwendel 50 nach oben und in
die Abgabekammer 45 flüssigkeitsfreier Knoten aufrechtzuhalten und
abhängig von der Nutenform im Querschnitt und dem Winkel der Nuten
zu beschleunigen.
-
Wie in jedem Fall, in dem Reaktionen durch eine Änderung des
Gleichgewichts zwischen entgegengesetzten Kräften initiiert,
beschleunigt, verlangsamt oder angehalten werden, sollte man sich daran
erinnern, daß das Erhöhen von Kräften auf einer Seite des Gleitgewichts
gleichbedeutend mit dem Verringern von Kräften auf der anderen Seite
ist und umgekehrt. Im wesentlichen vertikale Nuten könnten auch durch
längliche Vorsprünge oder eine Kombination aus Nuten und länglichen
Vorsprüngen ersetzt werden, um die gleiche Zunahme bei der
umfangsmäßigen Komponente der Reibung zu bewirken. Derartige
längliche Vorsprünge würden aber ein Abreiben und Anhalten von
Knoten fördern und wären für die Leistungsfähigkeit des Absonderers
und die Qualität des akzeptierten, knotenfreien Breis schädlich. Deshalb
wird der Fachmann erkennen, daß die Störungen in den
Kräftegleichgewichten, die hier beschrieben wurden, nur ein Beispiel
zahlreicher Verfahren zum Erzielen des gleichen Ergebnisses sind.