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Verfahren und Anlage zum Entlüften aufgeschwemmter Papiermasse Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Anlage zum Entlüften aufgeschwemmter
Papiermasse, bei welchem bzw. welcher die auf. geschwemmte Papiermasse, bevor sie
der Papiermaschine zugeführt wird, in einem Entlüftungsrezipienten unter Einwirkung
eines hohen Vakuums äußerst fein zerstäubt wird. Die Masse wird zu diesem Zweck
in dem Rezipienten auf Prallflächen gespritzt und fällt in zerstäubtem Zustand während
ihrer Entlüftung mittels des Vakuums nach unten, um als entlüftete Masse in einer
Mulde gesammelt zu werden, deren Flüssigkeitsspiegel auf einem gleichbleibenden
Niveau gehalten wird. Die entlüftete Masse wird dann nach der Papiermaschine geleitet.
Die Vakuumwirkung auf den Rezipienten wird dabei mittels einer zu einem Vakuumerzeuger,
z. B. einer Pumpe, führenden Leitung ausgeübt. Da die Pumpe über die Rohrleitung
eine bestimmte Menge von feuchten Brüden, unter Umständen auch Wasser, ansaugt,
müssen diese durch einen Kondensutionsbehälter auf den atmosphärischen Druck zurückgeführt
werden, wobei mit dem Kondensbehälter ein barometrisches Tropffallrohr verbunden
ist. Solch ein barometrisches Fallrohr ist bekanntlich etwa 10,5 m lang, so daß
es eine Menge Oberraum in der Papierfabrik beansprucht. Aus diesem Grunde ist es
ein wesentlicher Zweck der Erfindung, bei der Anwendung einer solchen Entlüftungsanlage
die Notwendigkeit eines derart hohen barometrischen Tropf fallrohres zu beseitigen
und
das notwendige Vorhandensein des Kühlwassers im Kondensator auszuschalten..
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Diese Ziele werden erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die aus der
Kammer zum Vakuumerzeuger abgesaugten Brüden in einem gegen die Atmosphäre abgeschirmten
Kondensator zum Kondensieren gebracht werden und , das Kondensat äußerst fein zerstäubt
zur Kammer zurückgeführt wird.
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Dieses ständige Kreislaufverfahren setzt das Vorhandensein eines genügenden
Druckes auf das Kondensat mit seinen aufgeschwemmten Papierfasern voraus, um das
Kondensat durch eine Zerstäubungsdüse in den Rezipienten zu zwingen. Normalerweise
müßte man erwarten, daß eine Pumpe hierzu nötig wäre. Erfindungsgemäß wurde gefunden,
daß die Entwicklung dieses Druckes auch ohne Pumpe möglich ist, daß darüber hinaus
sogar die Vakuumpumpstation gänzlich ausgeschaltet werden kann. Dies wird erfindungsgemäß
dadurch erreicht, daß ein Dampfstrahlejektor als Ersatz von mindestens einer einstufigen
Vakuumpumpenstation vor dem Kondensator in die Brüdensuugleitung vom Rezipienten
eingebaut wird. Das Ziel, die Vakuumpumpstation zu hes£itigen, wird durch die Verwendung
einer Reihenfolge von Dampfs.firahlejektoren mit je einem Kondensator verwirklicht,
der auf jeden Ejektor folgt. Mit solch einer Reihenfolge von Ejektoren braucht das
auf dauerhaften atmosphärischen Druck heraufgebrachte Kondensat vom letzten Ejektor
nicht mehr zum Rezipienten zurückgeführt zu werden, sondern kann ohne ein barometrisches
Tropffallrohr in die Atmosphäre rausströmen.
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Eine weitere wichtige Aufgabe der Erfindung besteht darin, in jenen
Anlagen, in denen ein oder mehrere Dampfejektoren Verwendung finden, die auf Hochdruckdampf
arbeiten, eine bedeutende Menge Wärmeeinheiten aus jenem Dampf zurückzugewinnen,
der auf andere Weise verlorengehen würde, wenn .er durch das barometrische Tropffallrohr
mit dem Hochdruckdampfkondensat hinuntergehen würde. Dies ist insbesondere in nördlichen
Papierfabriken wichtig, wo der Dampf verhältnismäßig kostspielig ist. Aber auch
für südliche Fahriken ist die Erfindung von Bedeutung, wo - obwohl der Dampf dort
nicht so teuer ist -aber sehr große Mengen verbraucht werden, um die verdünnte Papiermasse
auf hohe Temperaturen zu erhitzen. In den südlichen Fabriken, die Hartpapier herstellen,
belaufen sich die Temperaturen in dem oberen Behälter auf etwa 57° C, wohingegen
in den nördlichen sich die Temperaturen auf etwa 38° C belaufen, wenn Zeitungspapier
hergestellt wird. Die höheren Temperaturen in den südlichen Fabriken haben die Tendenz,
das Wasser von der Faser auf dem Papiermaschinensieb besser abzuziehen, wus diese
Fabriken unbedingt benötigen, damit sie mit sehr hohen Geschwindigkeiten arbeiten
und sehr hohe Quantitäten produzieren können.
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Dieses Ziel der Wärmewiedergewinnung aus dem Hochdruckdampf, der für
die das Vakuum erzeugende Ejektorstation verwendet wird, wird dadurch erreicht,
daß faserhaltige Masse enthaltendes Kondensat, kondensierte Brüden und kondensierter
Dampf aus dem Kondensator ständig noch dem die Masse verarbeitenden Rezipienten
in äußerst feinzerstäubter Form zurückgeführt werden. Der in dem Kondensator durch
den Dampf vom Ejektor erzeugte überdruck verschafft die notwendige Kraft, um das
Kondensat zwecks Wiederverarbeitung und Entlüftung in den Rezipienten hinein zurückzuspritzen.
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Die vorgenannten Ziele lassen sich durch Anwendung von Mitteln und
Wegen erreichen, die eine Apparatur einschließen, die folgendermaßen arbeitet: Die.
entlüftende Wirkung des Vakuums wird in einer abgeschlossenen Entlüftungskammer
mittels eines Vakuumerzeugers aufrechterhalten, die Aufschwemmung in einer feinzerstäubten
Form in diese Kammer hineingesprüht und der Flüssigkeitsspiegel einer mit solch
zerstäubter und entlüfteter Aufschwemmung gefüllten Mulde auf einem gleichbleibenden
Niveau gehalten. Dann wird die auf diese Weise entlüftete Aufschwemmung zwecks Entleerung
abgeleitet, die Brüden von der Kammer nach dem Vakuumerzeuger abgesaugt, während
die kondensierbaren Brüden kondensieren und sich in einer gegen die Atmosphäre abgeschirmten
Mulde ansammeln, und schließlich das Kondensat nach der Kammer zurückgeführt, indem
es in diese hineingesprüht wird. Andere Stufen der Vorrichtung umfassen das Herbeiführen
der Kondensation in Gegenwart von feinzerstäubter, verdünnter Aufschwemmung, wie
sie zur Kammer geht. Auch die Brüden aus der Kammer können nach dem- Ort ihrer Kondensation
mittels eines Dampfejektors getrieben werden. Ferner kann der Vakuumerzeuger anstatt
eine Vakuumpumpe eiilzuschließen aus einer keihenfolge, von Dampfejektoren bestehen,
wobei auf jeden einzelnen Ejektor ein Kondensator mit Dampf aus der vorangehenden
Kondensationsstufe folgt, auf .welche ein nachfolgender Ejektor einwirkt und das
Kondensat aus der Endkondensationsstufe in die Atmosphäre ausströmt.
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Die Erfindung ist in den Zeichnungen erläutert, welche zwei charakteristische
Beispiele der Erfindung zwecks Erläuterung, aber nicht zwecks Abgrenzung zeigen.
In den Zeichnungen stellt Abb. i eine schematische Ansicht dar. Abb. z zeigt eine
vertikale Querschnittszeichnun.g durch einen Teil des Aufnahmerezipienten für die
Papiermasse, durch den Vakuumverteiler, durch den Aufgabeverteiler, durch den Kondensator,
seine Kühlmittelzufuhr und den Dampfinjektor. Abb. 3 veranschaulicht einen Grundriß
mit Teilen, die im Schnitt dargestellt sind und die in Abb. a gezeigt wurden. Abb.
q. zeigt eine vertikale Querschnittsansieht durch einen Masserezipienten mit Einzelheiten
der Zerstäubungsdüsen und Abb.5 eine schematische Ansicht einer anderen Ausführung.
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In den Zeichnungen wird die abgeschlossene Kammer, in welcher die
aufgeschwemmte Masse entlüftet werden soll, durch einen Rezipienten oder
Behälter
i i gebildet, in welchen durch die Rohre i2 die entlüftende Wirkung eines Vakuums
aufrechterhalten wird. Die Rohre 12 führen nach einem Vakuumverteiler 13, der mittels
eines Rohres 14 an einen Kondensator 15 angeschlossen ist, dessen Oberteil mit einem
Rohr 16 in Verbindung steht, das zu einem Vakuumerzeuger öder einer Vakuumpumpe
17 führt, von welcher Dampf durch das Rohr 18 und Wasser durch das Rohr i9 abgezogen
wird.
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Die zu entlüftende Masse wird mittels Kreiselpumpe ober Gebläse 2i
durch das mit automatischem Kontrollventil 23 versehene Speiserohr 22 gepumpt. Das
Rohr 22 führt zu einem Papiermassespeiseverteiler 24, mit dem eine Vielzahl von
Speiserohren 25 verbunden ist, von denen jedes in eine doppelte Zerstäubungsdüse
26' führt und mündet, die sich im Behälter i i befinden. In dem Behälter i i befindet
sich zwischen jedem Düsenpaar eine Prallpl2.tte 27, gegen welche die nach innen
gerichteten Strahlen 28 (vgl. Abb. 4) aufprallen. Die nach außen gerichteten Strahlen
29 prallen gegen die innere Wand des Behälters i i. Die Strahlen zerstäuben die
in der verdünnten Aufschwemmung enthaltene Masse in einen Sprühregen oder Nebel,
der einen etwas gewundenen Weg gegen die Prallvorrichtung nimmt. Nachdem dieser
Sprühregen oder Massenebel auf diese Weise von dem Vakuum innerhalb des Tanks entlüftet
worden ist, fällt er gegen den Boden des Behälters, wo er in einer Mulde 30 (s.
Abb. 2) gesammelt wird, wobei der Flüssigkeitsspiegel 31 so geregelt wird, daß er
gleichbleibt, etwa auf der halben Höhe des Behälters. ' Die aus der Mulde
30 austretende entlüftete Masse wird vom Muldenboden durch ein Abzugsrohr
32 (s. Abb. i) mittels Pumpe 33 durch das Masseausströmrohr 34 nach dem oberen Behälter
36 der Papiermaschine 35 abgezogen, bei welcher 37 das Siiieb und 38 die Siebigrube
darstellen.
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An dem Rohr 14 in der Saugleitung des Vakuumverteilers 13 befindet
sich ein Dampfstrahlej ektor 40 (s. Abb. 2), der von einer Dampfhochdruckleitung
41 gespeist wird, die von einer geeigneten Kraftquelle herrührt. Der Ejektow 40
spritzt den Dampf in den Venturiabschnitt 42 des Vakuumrohres 14 ein, das mittels
eines nach unten gerichteten Krümmers 43 in den Kondensator 15 mündet. Der Kondensator
ist mit einem Schauglas versehen, durch welches der Flüssigkeitsspiegel 45 der Kondensatormülde
beobachtet werden kann. Das Kondensat fließt vom Kondensator 15 durch das Rohr 46,
das bei 47 mit einem Ventil versehen ist, nach dem Behälter i i, in welchem es mit
den doppelten Zerstäubungsdüsen 48 verbunden ist.
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Das Kühlmittel für den Kondensator 15 wird gemäß Abb. i durch das
Kühlrohr 5o zugeführt,-das bei 51 mit einem Ventil versehen ist und entweder zu
dem Zweigrohr 52 führt, welches mit dem Massespeiserohr 22 vor seinem automatischen
Ventil 23 in Verbindung steht, oder mit anderen Quellen, z. B. einem mit
einem Ventil versehenen Zweigrohr 53, verbunden ist. Das obere Ende des Speiserohres
5o ist wiederum bei 55 und 56 (s. Abb. 2) abgezweigt, wobei beide Rohrzweige mit
je einem Ventil versehen sind und innerhalb des Kondensators 15 in je eine Zerstäubungsdüse
57 bzw. 58 enden (s. Abb. 2). Die Konstruktion und Wirkungsweise dieser Düsen ähnelt
derjenigen der erwähnten Zerstäubungsdüsen 26 und 48. Auch sie dienen dazu, einen
Sprühregen oder Nebel aus Masseaufschwemmung zu bilden, der als Kühlmittel für den
Kondensator verwendet wird.
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Abb. 5 zeigt eine andere Ausführungsform der Anlage, die sich von
der beschriebenen Anlage durch das Fehlen der Vakuumpumpen und durch die Verwendung
eines zusätzlichen Satzes oder mehrerer Sätze von Dampfejektoren und Kondensatoren
unterscheidet. Die Bezugszeichen bis 58 zeigen die gleichen Teile wie in den beschriebenen
Abbildungen. Der hinzugefügte Aufbau bzw. die zweite Kondensationsstufe wird dadurch
erstellt, daß man in dem oberen Rohr 16 des Kondensators 15 einen zweiten Dampfejektor
61 anordnet, der mit Hochdruckdampf aus dem Dampf zufuhrrohr 41 durch das Rohr 6o
oder aus einer anderen geeigneten Quelle gespeist wird. Dieser zweite bzw. Sekundär-Dampfejektor
mündet in einen Venturiabschnitt 62 des Rohres 63, das mittels eines Knierohres
65 in einem zweiten Kondensator 64 endet. In diesem Kondensator sind ein oder mehrere
Zerstäuberdüsen 66 vorgesehen, um Abwasser oder Masse aus dem Rezipienten ii über
das Rohr 67 in den Kondensator zu sprühen. Das Kondensat kann aus einer Mulde 59
durch das mit einem Ventil versehene Rohr 68 zwecks Entleerung abgeführt werden,
welches zu einem Spritzkasten 69 in die Siebgrube 38 führt. Das Rohr 68 ist nicht
etwa ein barometrisches Tropffallrohr. Das Ventil 72 kann zur Regelung der Höhe
des Flüssigkeitsspiegels der Mulde 59 im Kondensator 64 verwendet werden.
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Um auf Abb. i 'Zurückzukommen, zeigt 7o einen automatischen Apparat
für die Kontrolle des Flüssigkeitsspiegels in der die entlüftete Papiermasse enthaltenden
Mulde des Masserezipienten i i. Die Regelung erfolgt derart, daß die ankommende
Speisemasse an die abgezogene Menge an entlüfteter Masse angeglichen wird, wobei
71 eine Zählertafel darstellt, welche die Vorgänge in dea einzelnen Stationen anzeigt
und, falls erwünscht, mit einigen notwendigen bzw. erwünschten Regelinstrumenten
versehen sein kann.
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Beim Betrieb der Anlage wird die verdünnte Papiermasse mittels der
-Pumpe 21 durch das Speiserohr 22 in der durch das Ventil 23 geregelten Menge nach
dem Verteiler 24 und den Speiserohren 25 gepumpt, um durch die Zerstäubungsdüsen
26 äußerst fein zerstäubt, entweder gegen die Rraillpdatte 27 oder die Seitenwände,
des. Rezipienten i i geschleudert und zerstäubt zu wenden. Inzwischen wird das Vakuum
im Rezipienten i i durch den ein primäres Vakuum erzeugenden, in die Leitung 14
eingeschalteten Hochdxuekdampfejektor 40 (s. Abb. 2) erzeugt, .der mit Dampf durch
das Rohr 41 gespeist wird.
Das sekundäre Vakuumerzeugungsmittel
stellt die Pumpe 17 dar (s. Abb. i), die durch das Rohr 16 aus dem Kondensator 15
saugt, in welchen der Dampfejektor ausstößt. Das Vakuum, das im Rezipienten i i
wirksam ist, entlüftet die dort hinein feinzerstäubte Papiermasse, und die entlüftete
Masse fällt in eine Sammelmulde 3o, deren Flüssigkeitsspiegel 31 auf gleichbleibendem
Niveau gehalten wird. Die entlüftete Masse wird aus der Mulde 3o durch das Abzugsrohr
32 (s. Abb. i) mittels Pumpe 33 abgeführt und nach dem Stoffauflauf 36 der Papiermaschine
gefördert.
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Der Primärkondensator 15 hat entlüftete Masse aus dem Rezipienten
i i bzw. Abwasser aus der Papierfabrik hinzugeleitet, wobei es von Bedeutung ist,
daß das Kühlmittel eine Aufschwemmung von Papierfasern darstellt. Das Kühlmittel
wird durch die Zerstäubungsdüsen 57 und 58 äußerst fein in den Kondensator 15 zerstäubt,
indem das Kühlmittel durch die Zweigrohre 55 und 56 (s. Abb. 2) aus dem Kühlmittelzufuhrrohr
5o austritt, das entweder mit dem Hauptspeisungsrohr 22 über Rohr 52 (s. Abb. i)
oder mit irgendeiner anderen Quelle durch das Rohr 53 in Verbindung steht. Die zerstäubte
Kühlmittelaufschwemmung fällt auf den Boden des KGndens,atois 15, wo in einer
Mulde 45 das Kondensat aus den Brüden und den darin enthaltenen Fasern gebildet
und durch den Dampfejektor 4o, durch Rohr 14 und Krümmer 43 gespeist wird. Die Tiefe
der Mulde wird mittels Ventil 47 durch einen Arbeiter reguliert, der den Flüssigkeitsspiegel
der Mulde 45 durch ein Schauglas beobachtet.
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Der in dem Kondensator durch von dem Ejektor 40 herrührende Kompression
entwickelte Druck ist größer als der Unterdruck in dem Behälter i i und reicht aus,
um Flüssigkeit aus der Mulde 45 durch das Rohr 46 zu drücken, damit aus den Zerstäubungsdüsen
48 im Rezipienten i i die Flüssigkeit fein zerstäubt ausströmt und auf diese Weise
zu der im Behälter befindlichen Masse zurückgelangt, um von neuem .entlüftet zu
werden. Nicht verdichtete Dämpfe werden vom Oberteil des Kondensators 15 durch das
Rohr 16 mittels Vakuumpumpe 17 abgesaugt und entfernt.
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In der Abb. 5 ist die Vakuumpumpe 17 durch eine zweite Pumpe oder
eine Sekundärdampfejektor- und Kondensatorstation ersetzt worden, in welcher die
Arbeitsvorgänge des primären Kondensators 15 wiederholt werden. Es wird Kondensat
aus der Mulde 59 des Kondensators durch das Rohr 68 hinter eine Spritzplatte 69
geleitet, um nach der Siebgrube 38 der Papiermaschine zurückgeführt zu werden. Dieser
Sekundärkondensator kann kleiner sein als der Primärkondensator; es können auch
weitere Ejektorkondensatorstationen verwendet werden, falls dies erwünscht ist.
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Die charakteristischen Vorteile der Erfindung bestehen - wie schon
zum Ausdruck gebracht -einmal in der Ausschaltung der Notwendigkeit eines barometrischen
Tropffallrohrs, indem als Kühlmittel für den Kondensator eine verdünnte Papiermasse
verwendet wird, die in dem Entlüftungsrezipienten entlüftet werden kann. Zum anderen
ist die Wiedergewinnung des Heizwertes des im Ejektor verwendeten Dampfes und die
Verwendung der zurückgewonnenen Wärme an Stelle einer anderen Wärmequelle von Bedeutung,
die erforderlich sein würde, um die Temperatur der verdünnten Papiermasse an eineue
anderen Punkt im Papierfabrikationsvorgang aufrechtzuerhalten. Schließlich ist hervorzuheben,
daß verwickelte Rohrsysteme vom Rezipienten nach dem Ejektor ausgeschaltet sind,
daß kein frisches Kühlwasser nötig ist. Die Erfindung ermöglicht es ferner, den
Zusammenbau von Rezipienten, Dampfejektor uni Kondensator zu einer eng verbundenen
Einheit durchzuführen, anstatt diese Einheiten getrennt und weit voneinander entfernt
anordnen zu müssen. Vom Ständpunkt des Herstellers ist dies insofern wichtig, als
die Handhabung und Verwendung dieser Bestandteile auf diese Weise vereinfacht wird,
und vom Standpunkt der Errichtung einer solchen Anlage sind die beträchtlich verringerten
Kosten von Bedeutung.