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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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WO 93/23/699A offenbart eine Siebeinrichtung,
die die Merkmale des Oberbegriffs von Anspruch 1 umfasst.
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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.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
werden in den beigefügten
Ansprüchen
2 bis 5 angegeben.
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Die Erfindung wird nachfolgend genauer
beschrieben, wobei auf die begleitende Zeichnung Bezug genommen
wird, die eine Ausführungsform
der Erfindung darstellt.
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1 ist
ein schematischer Querschnitt einer Siebeinrichtung gemäß der Erfindung;
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2 ist
ein Querschnitt gemäß II-II
in 1;
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3 zeigt
ein Detail einer Siebeinrichtung mit einer alternativen Konstruktion
der Düsen.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die Erfindung ist selbstverständlich nicht
auf das gezeigte Ausführungsbeispiel
beschränkt,
sondern kann innerhalb des Bereichs der Ansprüche variiert werden.