DE69821656T2

DE69821656T2 - Siebvorrichtung

Info

Publication number: DE69821656T2
Application number: DE69821656T
Authority: DE
Inventors: Tauno Laakso; Erkki Lindberg
Original assignee: Valmet Fibertech AB
Current assignee: Valmet AB
Priority date: 1997-12-19
Filing date: 1998-11-17
Publication date: 2004-07-01
Anticipated expiration: 2018-11-18
Also published as: NO315207B1; EP1076734A1; ATE259443T1; US6241102B1; CA2315789C; SE9704808D0; NO20003147L; WO1999032711A1; EP1076734B1; DE69821656D1; AU1184099A; SE511142C2; SE9704808L; CA2315789A1; NO20003147D0

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Sieben von Fasersuspensionen wie Pulpensuspensionen, zum Trennen der Fasersuspension in unterschiedliche Längenbruchteile oder zum Absondern von Verunreinigungen und anderen Pulpenbruchteilen, die für das Endprodukt unerwünscht sind, wie grobe Partikel, unzerfasertes Material und schwach bearbeitete Fasern.
Es ist bekannt dass Variationen in der Konzentration von Pulpensuspensionen von entscheidender Bedeutung für den Siebvorgang sind. Reduktion in der Konzentration impliziert eine Erhöhung der hydraulischen Last auf die Siebeinrichtung, d. h. dass die Flussrate durch die Mündungen in der Siebeinrichtung steigt. Bei Konzentrationen unterhalb von 0,5% wird die Kapazität unakzeptabel niedrig. Eine Zunahme der Konzentration impliziert eine Zunahme der Energieintensität, die zum Aufbrechen des Fasernetzwerkes in individuelle Fasern erforderlich ist und bewirkt, dass dieses fluid wird, die sogenannte Fluidisation, die eine Verfahrensvoraussetzung für den Siebvorgang ist, erfolgt. Die Konzentration setzt deshalb eine Grenze für einen effizienten Einsatz des Siebes. Als Ergebnis einer zu hohen Konzentration werden die Flocken der Pulpe nicht aufgebrochen, was impliziert, dass der Siebvorgang nicht fortgesetzt werden kann.
In einem konventionellen Drucksieb für Pulpensuspensionen ist die Verdickung entlang der Länge der Siebzone das physikalische Problem, das die Wirksamkeit des Siebes hinsichtlich sowohl der Kapazität als auch der Effizienz begrenzt. Vom physikalischen Standpunkt impliziert die Verdickung, dass die Konzentration der Fasersuspension von dem Einlass zu dem Aussonderungsauslass entlang der Oberfläche des Siebkorbes steigt. Erhöhte Konzentration impliziert, dass die Stärke des Fasernetzwerkes beträchtlich steigt.
Infolge der Tatsache, dass die rotierende Einrichtung des Siebes bei gleicher Geschwindigkeit entlang der gesamten Länge der Siebzone rotiert, ist die Energiezufuhr im wesentlichen von dem Einspritzende zu dem Aussonderungsende der Siebeinrichtung konstant. Dies impliziert, dass das Sieben bei zu niedriger Konzentration an dem Anfang der Siebzone beginnen muss, um zu verhindern, dass die Pulpenkonzentration rapide so hoch wird, dass ein großer Abschnitt der Siebzone als Verdicker arbeitet. Eine Energieintensität, die im Verhältnis zu der Pulpenkonzentration zu hoch ist, impliziert, dass die Fasersuspension an dem Anfang der Siebzone überfluidisiert wird, was ein unnötig hohes Turbulenzniveau und, als Ergebnis davon, verschlechterte Aussonderungsselektivität ergibt. Nach einer kurzen Zone mit idealen Bedingungen wird die Pulpenkonzentration zu hoch sein, die Energie nicht mehr hinreichend zum Aufbruch des Fasernetzwerkes sein, und der Endabschnitt der Siebzone als Verdicker arbeiten. Mit anderen Worten impliziert das Verdicken, dass das Sieb Effizienz und Kapazität verliert.
Bei bestimmten modernen Pulpensieben hat man Erfolg gehabt, die Pulpenkonzentration zu erhöhen, indem innerhalb der Siebeinrichtung ein Rotor mit pulsationserzeugenden Flügeln angebracht wird, welche einen erweiterten Saugpuls erzeugen, der ein Vakuum nahe der Siebeinrichtung erzeugt, um auf diesem Weg eine bestimmte Menge von Flüssigkeit zurückzugewinnen, die durch das Verdicken verloren wurde. Gleichzeitig entsteht ein Überdruck auf der Innenseite der Pulsierungsflügel. Erweiterte Saugpulse durch breite Pulsierungsflügel ermöglichen es, die Konzentration in einem Sieb zu erhöhen, aber bei dieser hohen Konzentration wird der Vorgang gemäß der oben ausgeführten Argumentation von einem Optimierungsaspekt sehr empfindlich. Kleine Variationen in der Pulpenkonzentration, Entwässerungseigenschaften oder Faserlängenverteilung beeinflussen das kritische Gleichgewicht zwischen Netzwerkfestigkeit und Energiezufuhr. Als Ergebnis davon ist man gezwungen, das Sieb bei einer Anzahl von Umdrehungen zu betreiben, die höher als optimal ist, um die Betriebsfähigkeit selbst bei normaler Prozessvariation zu erzielen. Insbesondere am Ende der Siebzone neigt der Effekt der Saugpulse zur Verringerung, mit daraus resultierenden Verdickungsproblemen.
WO 93/23/699A offenbart eine Siebeinrichtung, die die Merkmale des Oberbegriffs von Anspruch 1 umfasst.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können die oben beschriebenen Probleme wesentlich dadurch reduziert werden, dass das Sieb mit Zufuhr von Verdünnungsflüssigkeit an dem Aussonderungsauslass durch Düsen ausgebildet ist, die in die Siebzone gerichtet sind. Den Variationen der Verdickung, die bei normalen Bedingungen auftreten, kann dadurch effektiv entgegengewirkt werden, insbesondere bei Änderungen der Produktion und Qualität. Es ist dann möglich, die eingehende und ausgehende Konzentration des Siebes, seine Kapazität und Effizienz zu erhöhen, und den Energieverbrauch zu senken. Die Verdünnungsflüssigkeitszufuhr gemäß der Erfindung hat den wesentlichen Vorteil, dass sie erlaubt, das Sieb bei einer niedrigeren Zahl von Umdrehungen zu betreiben.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden in den beigefügten Ansprüchen 2 bis 5 angegeben.
Die Erfindung wird nachfolgend genauer beschrieben, wobei auf die begleitende Zeichnung Bezug genommen wird, die eine Ausführungsform der Erfindung darstellt.
1 ist ein schematischer Querschnitt einer Siebeinrichtung gemäß der Erfindung;
2 ist ein Querschnitt gemäß II-II in 1;
3 zeigt ein Detail einer Siebeinrichtung mit einer alternativen Konstruktion der Düsen.
Die gezeigte Siebeinrichtung umfasst ein luftdichtes Gehäuse 1 mit einem Einlass 2 für die Pulpensuspension ( Einspritzung) und jeweils Auslässe 3 und 4 für jeweils Annahme und Aussonderung. In dem Gehäuse 1 ist eine zylindrische Siebeinrichtung 5, vorzugsweise mit einer vertikalen Symmetrieachse, stationär angeordnet. In der Siebeinrichtung 5 ist ein Rotor 6 angeordnet und erstreckt sich entlang der gesamten Siebeinrichtung. Der Rotor 6 ist zu der Siebeinrichtung konzentrisch, so dass eine Gesamtsiebzone 7 zwischen dem Rotor 6 und der Siebeinrichtung 5 gebildet ist. Alternativ kann die Siebeinrichtung mit einer Geschwindigkeit relativ zu dem Rotor 6 rotierend sein.
Der Einspritzeinlass 2 für die Pulpensuspension ist an dem Gehäuse 1 für die Zufuhr der Pulpe von unten zu der Innenseite des Rotors 6 angeschlossen. Der Rotor ist als Trommel gebildet, die zum Strömen der zugeführten Pulpensuspension nach oben und durch eine oder mehrere Öffnungen 8 in den oberen Abschnitt des Rotors 6 zur Übertragung der Pulpe an das obere Ende der Siebzone 7 vorgesehen ist. Der Rotor ist auf der Außenseite mit Pulsierungsflügeln 9 versehen, welche sich entlang der gesamten Siebzone 7 erstrecken. Diese Flügel 9 sind von dem Rotor beabstandet und mit einer Führungskante 20 ausgebildet, die nahe der Siebeinrichtung 5 angeordnet ist, und einer hinteren Kante 21, die in einem größeren Abstand von der Siebeinrichtung angeordnet ist. Die Flügel 9 erzeugen dadurch einen erweiterten Saugpuls, wenn sich diese entlang der Siebeinrichtung 5 bewegen, welcher die Siebeinrichtung offenhält und die Abscheidung der Annahme unterstützt. Die Flügel 9 können von der Art sein, wie sie in SE-PS 464 473 gezeigt sind. Der verbleibende Teil der Pulpensuspension wird auf den Aussonderungsauslass 4 zu bewegt.
Durch die Abscheidung von Flüssigkeit von der Suspension zusammen mit den Fasern durch die Siebeinrichtung 5 erfolgt eine Verdickung in der Flussrichtung in der Siebzone 7. Die Pulsierungsflügel 9 erzeugen des weiteren durch deren Konstruktion bei deren Rotation einen erhöhten Druck und eine erhöhte Konzentration innerhalb des Rotors 6. Um einer Anhäufung von Pulpe in dem unteren Abschnitt der Siebzone 7 neben dem Rotor 6 entgegenzuwirken, sind eine Anzahl von stationären Düsen 10 für die Zufuhr von Verdünnungsflüssigkeit an dem Abgabeauslass 4 angeordnet und in die Siebzone 7 entlang der Oberfläche des Rotors 6 gerichtet. Hierdurch wird ein nach oben gerichteter Fluss neben der Oberfläche des Rotors 6 erzeugt. Die gerichtete Verdünnungsflüssigkeitszufuhr wirkt zusätzlich zu dem entgegenwirkenden Verdicken der Pulpe an dem Abgabeauslass einem unerwünschten Druckausgleich zwischen der Vorderseite und der Rückseite der Pulsierungsflügel 9 an dem unteren Ende der Flügel entgegen.
Die Düsen 10 sollten gleichförmig um den Rotor 6 verteilt sein und können zweckmäßigerweise 6 bis 12 Düsen sein, wie in 2 gezeigt ist. Sie können axial oder schräg in die Siebzone 7 gerichtet sein. Die Düsen sollten auf der gleichen Ebene wie die unteren Enden der Pulsierungsflügel 9 und vorzugsweise auf einem Gesamt-Wandelement 11 platziert sein, welches gleichzeitig eine Spaltdichtung zu dem Rotor 6 zum Festlegen des Aussonderungsauslasses 4 von der Innenseite des Rotors bildet.
In 3 ist eine alternative Konstruktion der Düsen gezeigt, nach welcher diese aus einem Gesamt-Spalt 12 bestehen. Der Spalt kann zwischen Rotor 6 und dem festen Wandelement 11 festgelegt sein. In diesem Fall ist der Düsenspalt 12 zwischen einem beweglichen und einem stationären Teil festgelegt. Dies impliziert gleichzeitig, dass die Gefahr des Verstopfens reduziert ist.
Zu siebende Pulpe wird über den Einlass 2 zu der Innenseite des Rotors 6 und durch die Öffnungen 8 in den Rotor der Siebzone 7 zugeführt, durch welche die Pulpe nach unten von einem Ende zu dem anderen bewegt wird. Die Annahme passiert durch die Siebeinrichtung 5 zusammen mit einem Teil der Flüssigkeit, was die Verdickung der Aussonderung, die durch die Siebzone 7 transportiert wird, zum Ergebnis hat. Der Verdickung der Aussonderung wirken zu einem bestimmten Ausmaß die Pulsierungsflügel 9 entgegen. Variationen der Verdickung der Abgabe wird durch gesteuerte Zufuhr von Verdünnungsflüssigkeit unter Druck durch die Düsen 10 an dem Ende der Siebzone 7 entgegengewirkt. Zusätzlich zu dem Entgegenwirken eines Verdickens der Aussonderung durch Verdünnung führt Einsprühen von Flüssigkeit zu einem günstigen Strömen an dem Aussonderungsauslass. Die Verdünnungsflüssigkeitszufuhr wird vorzugsweise so gesteuert, dass die Konzentration der herausgehenden Abgabe auf einem gewünschten Niveau gehalten wird.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern kann innerhalb des Bereichs der Ansprüche variiert werden.

Claims

Siebvorrichtung für Fasersuspensionen, umfassend ein Gehäuse (1) mit einer Siebeinrichtung (5) und einem Rotor (6) mit Pulsierungsflügeln (9), der an der Siebeinrichtung (5) angebracht ist, wodurch ein Siebbereich (7) entlang der Siebeinrichtung (5) gebildet wird, und ein Einlass (2, 8) für die Fasersuspensions-Einspritzung, zu einem Ende des Siebbereichs (7), einen Aussonderungsauslass (4) vom anderen Ende des Siebbereichs (7), eine Annahmekammer mit Auslass (3) für gesiebte Pulpe (5) und eine Einrichtung zur Zuführung von Verdünnungsflüssigkeit an den Siebbereich (7), dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Zuführung von Verdünnungsflüssigkeit zumindest eine stationäre Düse (10, 12) umfasst, die am Aussonderungsauslass (4) angeordnet ist und in den Siebbereich (7) entlang der Oberfläche des Rotors (6) ausgerichtet ist.
Siebvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (10, 12) auf derselben Ebene angeordnet ist wie das Ende der Pulsierungsflügel (9).
Siebvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Düsen (10) auf einem stationären Gesamt-Wandelement (11) angeordnet sind, das gleichzeitig eine Spaltdichtung zu dem Rotor (6) bildet.
Siebvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (12) aus einer spaltenförmigen Gesamtöffnung besteht, die in einem stationären Wandelement (11) angeordnet ist, das gleichzeitig eine Spaltdichtung zu dem Rotor (6) bildet.
Siebvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die spaltenförmige Öffnung der Düse (12) zum Siebbereich (7) hin zwischen dem Rotor (6) und dem stationären Wandelement (11) abgegrenzt ist.