DEA0018091MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 27. Mai 1953 Bekanntgemacht am 11, Oktober 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Bei der Entnahme aus einem Behälter, welcher ein in einer Flüssigkeit aufgeschlämmtes Material enthält, z.B. Zellulosemasse oder ein Fasermaterial in mehr oder weniger aufgeschlossenem Zustand, durch eine Bodenöffnung, entstehen Schwierigkeiten durch die Neigung dieses Materials zum Drainiieren, wodurch nämlich die Flüssigkeit schneller als die festen Bestandteile abfließt, so daß der Restinhalt sich nach und nach verdickt. Ist die Aufschlämmung homogen und enthält diese z. B. gut zerfaserte, gesiebte und eventuell weiterbehandelte Zellulosefasern, dann besteht weniger Neigung zum Drainieren, besonders wenn die Entleerung schnell geschieht, z. B. durch ein großes Bodenventil, welches vollständig offen ist. Aber auch bei einer ■ homogenen Masse können zeitweise Schwierigkeiten durch Drainieren entstehen, und zwar dann, wenn die Entnahme langsam vor sich geht, wie es bei Behältern mit kontinuierlichem Durchsatz, z. B. bei Bleichtürmen, der Fall ist. Die Neigung zum Drainieren muß dann durch Umrühren, oder durch den. Zusatz von Flüssigkeit an dafür geeigneten Stellen oder aber auch durch beide dieser Maßnahmen gleichzeitig verhindert werden.

Steht der Behälter unter Druck, so> daß die Entleerung mit einem bedeutenden. Druckabfall verbunden ist, soi erhöhen sich die Schwierigkeiten zufolge Drainierung unter anderem dadurch, daß die Entnahmeöffnung bei einer bestimmten Entnahmemenge kleiner gehalten werden muß, und zwar im Verhältnis zu dem ansteigenden. Druck. ■ Ist dann außerdem die Aufschlämmung nicht homogen, sondern, besteht der Inhalt aus grober,

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halbaufgeschlossener oder ähnlicher Masse, dann wirkt sich die Draimierung¹ bei einem kontinuierlichem Prozeß sehr störend: aus. Dies ist auch der Fall bei den bekannten EntnahmevoTrichtungen für Druckbehälter, bei denen die Entleerung durch Förderschnecken, im Anschluß an die Auslaßöffnung des Behälters erfolgt oder mittels am Geh faß boden, angeordneter Schabevorrichtung durch eine Auslaßdrossel.

ίο Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, die oben geschilderten Schwierigkeiten, zu eliminieren und, die Entnahme in einem bestimmten Verhältnis zwischen Flüssigkeit und festem Material auch, für den Dauerbetrieb¹ zu ermöglichen.

Bei einem senkrechten, zylindrischen. Druckbehälter, besonders bei einem Durchlaufkocher für Zellulose, welcher auf bekannte AVeise eine am Boden des Kochers befindliche und zu diesem koor zentrische Kratze besitzt, welche durch eine durch den Boden hindurchgehende, senkrechte Achse angetrieben wird, wird die Entmischung durch die vorliegende Erfindung, und, zwar durch, die Anordnung einer an sich bekannten waagerechten Förderschnecke in unmittelbarem Anschluß an ein in dem Behälterboden neben der Achse des. Kratzers befindliche Öffnung erreicht, wobei sich noch an dem Entnahmeende der Förderschnecke eine Kammer mit einer Entnahmeschleuse oder einer Entnahmedrossel für die Masse befindet. Diese Anordnung arbeitet der Neigung zum Drainieren. entgegen, da die Förderschnecke das feste Material auf Kosten der Flüssigkeit bevorzugt, befördert und weil durch die Förderschnecke zur Entnahmestelle hin sich ein höherer Druck ausbilden kann, durch, den die Flüssigkeit zurückgehalten wird,. Durch dem unmittelbaren Anschluß der Förderschnecke an, den Behälterboden,, auf welchem der rotierende Kratzer arbeitet, wird die Beschickung¹ mit Masse mit der notwendigen Konsistenz zum Transport durch die Förderschnecke trotz der Verdünnung durch die Flüssigkeit, weiche auf die oben .beschriebene Weise zurückgehalten wird, sichergestellt.

Die, Umdrehungszahl der Förderschnecke wird zweckmäßig variabel gemacht, wodurch es, besser möglich ist, das, Verhältnis zwischen, dem festen Material und: der Flüssigkeit, welche aus dem Druckbehälter kommen, zu steuern. Die Regelung der Geschwindigkeit der Förderschnecke kann, vom Hand aus geschehen, es ist aber vorteilhaft, eine besondere Regleirvorrichtung vorzusehen, so daiß die Regelung selbsttätig arbeitet. Diese selbsttätige Regelung ist von, bestimmten Bedingungen in: dem Behälter abhängig, besonders von dessen Füllungsgrad. Die Entnahmeschleuse oder die Entnahmedrossel, durch welche die Abgabe des Materials aus der Kammer am Entleerungsen.de der Förderschnecke erreicht wird, können ebenfalls im bekannter Weise, regelbar sein, und, zwar entweder von Hand aus oder auch, selbsttätig. Ist der Druck behälter ein Kocher für den kontinuierlichen Aufschluß von Holzspänen, Stroh, oder ähnlichen. Rohstoffen, welche den Kocher bis zu einer bestimmten Höhe füllen, während, die Kochflüssigkeit eine andere, und zwar normalerweise etwas geringere Höhe einnimmt, so kamm die Reglereinrichtung¹ für die Förderschnecke durch einen Niveauanzeige^ für die Flüssigkeitshöhe in dem Kocher beeinflußt werden, während die Reglereinrichtung für die Änderung der Leistung der Entnähmeschleuse oder Entnahmedrossel unter der , Kontrolle eines Anzeigers für die Höhe des festen Materials in dem Kocher stehen kann. Durch ein zweckmäßiges Zusammenwirken dieser beiden, Reglereinrichtungen können die Druck- und Strömungsverhältnisse so beeinflußt werden, daß man einerseits sowohl die gewünschte Menge pro Zeiteinheit entnehmen kann wie auch das Verhältnis festes Material zu Flüssigkeit konstant zu halten in. der Lage ist, wodurch ■ jede Draimierung entfällt.

Die Erfindung soll nachstehend näher beschrieben werden, wobei auf die Zeichnung' verwiesen wird, welche schemiatisch einen für den kontinuierlichen Aufschluß von Fasermaterial geeigneten Kocher mit einer Entnahmevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.

In. der Zeichnung bezeichnet 11 einen, stehenden, zylindrischen Kocher, d:er von oben mit einer Mischung aus Holzspänen, Stroh oder ähnlichem Material sowie einer entsprechenden Aufschlußflüssigkeit, z. B. Natronlauge, beschickt wird. Die Späne und die Lauge werden durch einen Trichter 13 eingefüllt und durch, einen, dem Druck gegenüber als Sperre wirkenden, mit Taschen versehenen Hahn; 15 geführt, wobei sie in das eine Ende eines Behälters 17 gelangen, welcher mit einem anderen Ende in, offener Verbindung mit der Einlaßöffnung des Kochers 11 steht. Dieser Behälter erhält durch die Leitung 19 unmittelbar Dampf, so 'daß das Material unter Umrühren durch die Förderschnecke 21 auf die für den Aufschluß erforderliche hohe Temperatur gebracht wird. In dem oberen Teil des Kochers wird, eine Dampffüllung von einem Druck eingehalten, welcher dem Dampfdruck bei der vorherrschenden Temperatur entspricht. Das aus dem Behälter 17 kommende Material kann also· frei in den Kocher fallen. Da das Material nicht homogen ist, werden sich in dem Kocher zwei Spiegel einstellen, nämlich der Flüssigkeitsspiegel 23 und der Spänespiegei 25.

Unter der Voraussetzung, daß das Material am Boden des Kochers mit ungefähr gleicher Geschwindigkeit entnommen wird, wie es von oben wieder zufließt, werden diese Spiegel im großen und ganzen gleich bleiben, wobei sie sich innerhalb bestimmter Grenzen, ändern dürfen. Das, Material durchläuft den Kocher ohne weiteres Umrühren, Wärme- oder Laugenzufuhr (obwohl diese Möglichkeit denkbar wäre) und. bewegt sich dabei mit so geringer Geschwindigkeit, daß es beim Erreichen des Kocherbodens fertig aufgeschlossen ist.

Am Boden des Kochers ist eine Entnahmevorrichtung gemäß der Erfindung angebracht. Zu dieser Vorrichtung gehört eine an, sich bekannte, rotierende Kratze 27, welche auf einer senkrechten,, in dem¹ Kocher zentrisch angebrachten Achse 29 sitzt, die unter Abdichtung durch den Kocher

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boden hindurchgeht und durch einen Motor 31 über einen Schneckenantrieb'33 angetrieben wird. Der Wirkungsbereich dieser Kratze erstreckt sich praktisch über den ganzen Kocherquerschnitt und kratzt von. dem darüberliegenden Material von unten eine gleichmäßige Menge ab, SO' daß das Material überall mit gleicher Geschwindigkeit nachsinkt. Ein auf der Oberseite der Kratze zentrisch angebrachter Konus 35 bremst den Materialzufluß in, der Mitte ab, da. es sonst an dieser Stelle schneller sinken würde. Das Material wird von der Kratze an. eine Öffnung 37 geführt, die. in dem Kocherboden: in der Nähe der Mitte, aber etwas exzentrisch, sitzt. (Man beachte, daß die Zeichnung einen. Längs schnitt etwas vor dem axialen Längsschnitt zeigt, in welchem die Achse 29 liegt.) Unmittelbar unterhalb dieser Öffnung schließt sich an dem Kocherboden eine quer liegende Förderschnecke an, bestehend aus einer sich, in einem zylindrischen oder eventuell etwas konischen Gehäuse 39 drehbaren Schneckenförderer 41, welcher von dem Motor 42 angetrieben wird. Die Geschwindigkeit des Motors wird durch einen Regler 44 gesteuert, welcher seine Impulse von einem auf die Spiegelhöhe 23 ansprechenden Organ erhält. Der Einlauf zu dem Gehäuse39 ist mit seinem Oberteil mit der Kocheröffnung 37 zusammengebaut, wodurch der Abstand zwischen der Kratze 27 und der Förderschnecke^i so· klein als irgend, möglich, wird. An dem Entleerungsende der Förderschnecke erweitert sich das Gehäuse in, eine besondere Kammer 43, die dazu dient, den Druck regeln zu können, wie weiter unten beschrieben; werden wird. Diese Kammer besitzt zwei wahlweise! verwendbare Entnahmestellen für die Masse, nämlich, einerseits eine Schleuse 45, andererseits eine Drossel 47. Die Schleuse besteht aus zwei hintereinander liegenden Ventilen, welche durch eine durch den Motor 49 angetriebene Nockenscheibenvorrichtung periodisch und abwechselnd in einem durch die Geschwindigkeit des Motors bedingten, Takt geöffnet werden. Ein Regler 50, gesteuert durch ein von dem Massespiegel 25 beeinflußtes Organ, regelt die Motorgeschwinr digkeit und damit die Menge der Masse, welche ausgeschleust wird. Die Drossel besteht aus einer in der Wand des Gehäuses eingelassene Loeh-. scheibe 51 mit einer Anzahl verschieden, großer Löcher, von denen das für den, Augenblick zweckmäßigste zentrisch, vor die Öffnung des Abflußkanals 53 genau eingestellt werden kann, und zwar durch Drehen der von· außen, zugänglichen Achse 55 der Lochscheibe. Auf der Förderschneckenwelle sitzen einzelne Kratzerschaufeln 57, die an dem eingestellten, Drosselloch vorbeistreichen und, dieses von. größeren Partikeln, welche sich sonst darin festsetzen könnten,,¹ freihalten. Sowohl die Schleuse als auch die Drossel stehen mit einem Entlüftungstank 59 in Verbindung, der unter niederem Druck steht und in welchem Gase und Dampf aus der Masse ausgeschieden, werden.

Sobald, das Material von der rotierenden Kratze durch, die Kocheröffnung 37 geführt wird, kommt es unmittelbar in die Gänge der Förderschnecke und wird, von, diesen, zwangläufig weiter zu der Kammer 43 gefördert, aus welcher es entweder durch die Schleuse 45 oder durch die Drossel 47 zu dem Entlüftungstank geführt wird. In Abhängigkeit von der Geschwindigkeit, mit welcher das Material der Kammer 43 zugeführt und, wieder entnommen wird, stellt sich, in. dieser Kammer ein Druck ein,, der sowohl höher als auch niedriger als in dem Kocher sein kamm. Man erhält hierdurch, die Möglichkeit, den Flüssigkeitsstrom im gewissen Sinne unabhängig von. dem Strom des festen. Materials zu regeln, wodurch man, in der Lage ist, die Neigung zum Drainieren im Kocher zu, beherrschen. Wird nämlich die Schnecke 41 schneller gedreht als es dem Ausfluß aus der Kammer 43 entspricht, so packt sich das feste Material, welches die Schnecke fördert, in dieser¹ Kammer, wodurch der Druck ansteigt. Der normale Druckabfall, welcher zwischen, dem Kocher und der Kammer 4,3 besteht und welcher durch, das dichte Anpressen des Materials in den Gängen der Schnecke gegen die Wandungen des Gehäuses 39 aufrechterhalten werden kann, kann, somit erniedrigt werden oder vollständig entfallen und damit wird es für die Kochflüssigkeit leichter, sich im Gegenstrom zu dem festen. Material zu bewegen, so· daß sich dieses in, der Kammer 43 und in den Schiraubengängen verdichten kann. Diese der Drainierungsneigumig entgegenarbeitende Rückströmung der Koehflüssigkeit tritt besonders in Erscheinung, wenn· der Druck in der Kammer 43 höher ansteigen, darf als der Druck im Kocher. Dadurch, daß der Einlauf zu der Förderschnecke unmittelbar an dem Kocherboden angeschlossen ist, über dem die rotierende Kratze 27 arbeitet und, die Massenkonsistenz ausgleicht, wird die gebremste oder zurückgepreßte Kochflüss'igkeit sich wieder mit dem Kocherinhalt vermischen, um auf diese Weise die Zufuhr von Masse von, ausreichend hoher Konsistenz· am Einlauf der Förderschnecke sicherzustellen, wodurch ein wirksames Arbeiten der Förderschnecke gewährleistet wird. Die Reaktion auf die Erhöhung der Umdrehungsgeschwindigkeit der Förderschnecke'ist ein, Ansteigen, des Flüssigkeitsspiegels 23 in. dem Kocher.

Wird andererseits, die Förderschnecke langsamer angetrieben, als es dem Ausfluß aus der Kammer¹43 entspricht, so sinkt der Druck in, dieser Kammer un,d: auf Grund, des erhöhten Druckabfalles zwischen Anfang und, Ende der Förderschnecke wird die Kochflüssigkeit sich zwischen den Schraubeinigängen. schneller hindurchdrücken als das in, diesen festgehaltene Fasermaterial. Der Flüssigkeitsspiegel in dem .-Kocher sinkt also·. Durch die Veränderung der Förderschneckengeschwindigkeit hat man es somit in der Hand,, den Flüssigkeitsspiegel so zu regeln, daß dieser sich in der Hauptsache konstant hält.

Die Entnahmevorrichtungen 47 und 45 werden in bekannter Weise so eingestellt, daß der Spiegel 23 der Späne ungefähr auf gleicher Höhe gehalten wird. Benutzt man die Drossel 47, so· kann, diese Regelung von Hand aus erfolgen, durch die Um-

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stellung der Lochscheibe 51. Man wird jedoch einer selbsttätigen Regelung den. Vorzug geben, wobei man eine ähnliche Konstruktion wie für die Schleuse vorsieht.

Eine gewisse gegenseitige Beeinflussung des Flüssigkeits- und des Spänespiegels tritt ein, jedoch wird die Regelung hierdurch nicht nennenswert gestört. In dfer Praxis können Pendelungen innerhalb' bestimmter Grenzen, z.B. + ¹12 m, ohne weiteres geduldet werden, da man normalerweise eine Kocherhöhe von. 10 bis 20 m hat. Diese: Höhe entspricht einem Kocherinhalt von 50 bis 150 m³, und da die Zeit für den Durchgang des Materials durch den. Kocher nach. Stunden gerechnet wird, ist eine absolute ' Genauigkeitsregelung gar nicht erforderlich, sondern man kann diese Regeilung sehr wohl von Hand aus vornehmen, obwohl selbstverständlich eine selbsttätige Regelung vorzuziehen ist.

ao Die oben beschriebene Ausführung kann selbstverständlich in. den Einzelheiten, verändert werden, ohne daß dadurch der Rahmen, der Erfindung überschritten wird. Als Beispiel sei genannt, daß es möglich ist, in dem Gehäuse der Förderschnecke einSieb'61 einzubauen, welches durch eine Leitung mit: einem Reglerventil 63 mit dem Kocherboden in Verbindung steht, um hiermit, eventuell einen Drückausgleich herbeiführen zu können. Ein ähnliches Sieb kann auch in der Wand, der Kammer^ eingebaut werden.

Für den Fall, daß die Entnahme ausschließlich durch die Drossel 47 geschieht, muß die Kammer 43 nicht unbedingt erweitert sein, sondern sie kann verhältnismäßig kleine Dimensionen haben. Die Kammer kann sich z. B. in der Achsenrichtung der Förderschnecke 41 erstrecken, wodurch der Querschnitt der Kammer gleich oder kleiner¹ als der des Gehäuses 29 gemacht werden kann. Die Gänge der Förderschnecke 41 können, verkürzt und; in, den hinteren Teilen durch radial gestellte Pflöcke (Zinken) ersetzt werden. Bei genügend, hoher Umdrehungsgeschwindigkeit, z.B. 200 bis 50O'U/min zerpeitschen die Pflöcke (Zinken) die Masse, so> daß sich eventuell bildende Flüssigkeitskanäle unterbrochen werden und auf diese Weise ebenfalls die Neigung zum Drainieren verringert wird. Endlieh können noch Anordnungen, angebracht werden, um Verdünnungsflüssigkeit in der Nähe des Kocherbodens einzubringen.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Vorrichtung zur Entnahme von Zellulosematerial aus einem senkrechten, zylindrischen Druckbehälter mittels einer am Boden auf senkrechter Welle arbeitenden Kratze, einer Auslaß schleuse und, bzw. oder -drossel und einer Förderschnecke, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar unterhalb- der¹ Kratze (27), die durch eine im Boden neben der Kratzenwelle (29) befindliche Auelaßöffnung (37) beschickte waagerechte Förderschnecke; (41) angeordnet ist, an die sich eine Druckkammer (43) anschließt, in, der ein. Überdruck gegenüber dem Behälterdruck gehalten werden, kann und, aus der das Zellulosematerial unter beträchtlichem Druckabfall entnommen wird.

2. Entnahmevorrichtung¹ nach Anspruch. 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umdrehungsgeschwindigkeit der Förderschnecke (41) regelbar ist.

3. Entnahmevorrichtung nach Anspruch. 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reglereiinirichtung (45, 47) durch ein. von der Spiegelhöhe in dem Behälter beeinflußbares Organ, steuerbar ist.

4. Entnahmeivorrichtuing nach Anspruch 1 und, 2 für einen. Kocher zum Aufschließen! von Holzspänen, Stroh oder ähnlichem Rohstoff mit einer zweckentsprechenden Kochflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die Reglereinrichtung für die Förderschnecke: (41) unter dem Einfluß und der Kontrolle des Kochflüssigkeitsspiegels im Kocher arbeitet: und daß eine Reglereinrichtung¹ für die Änderung der Menge an. einer Entnahmeschleuse (45) oder einer an sich, bekannten, Entnahmedrossel (47) unter dem Einfluß und. der Kontrolle: der Spiegelhöhe des festen. Materials in. dem Kocher steht.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschriften Nr. 904 673, 954.960;

schweizerische Patentschrift Nr. 243 348.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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