EP0267327A1 - Drucksortierer für Fasersuspensionen - Google Patents

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Publication number
EP0267327A1
EP0267327A1 EP86116609A EP86116609A EP0267327A1 EP 0267327 A1 EP0267327 A1 EP 0267327A1 EP 86116609 A EP86116609 A EP 86116609A EP 86116609 A EP86116609 A EP 86116609A EP 0267327 A1 EP0267327 A1 EP 0267327A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sorter according
pressure sorter
pressure
screen
inflow space
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP86116609A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Emil Holz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voith Finckh Fiber Systems GmbH and Co KG
Original Assignee
Hermann Finckh Maschinenfabrik GmbH and Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hermann Finckh Maschinenfabrik GmbH and Co filed Critical Hermann Finckh Maschinenfabrik GmbH and Co
Publication of EP0267327A1 publication Critical patent/EP0267327A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21D—TREATMENT OF THE MATERIALS BEFORE PASSING TO THE PAPER-MAKING MACHINE
    • D21D5/00—Purification of the pulp suspension by mechanical means; Apparatus therefor
    • D21D5/02—Straining or screening the pulp
    • D21D5/023—Stationary screen-drums

Definitions

  • the invention relates to a pressure sorter for fiber suspensions, with a housing in which a first, formed as a sieve, defining an axis stationary ring wall and a second ring wall between them enclose an annular inflow space, the one, first end with a housing inlet and the other, the second The end is connected to a reject outlet of the housing, the two ring walls being designed in such a way that the cross-sectional area of the inflow space decreases on average perpendicular to the sieve axis in the axial direction from its first to its second end, as well as with a suspension feed pump connected to the housing inlet and with Surface irregularities on at least one of the ring wall surfaces delimiting the inflow space.
  • the housing accommodates a stationary, circular-cylindrical screen basket and a rotor surrounded by the latter, which is provided with so-called cleaning blades that circulate in the immediate vicinity of the screen surface formed by the screen basket and thereby generate pressure and suction impulses at the screen openings, which counteract clogging of the screen openings by fibers and impurities.
  • cleaning blades that circulate in the immediate vicinity of the screen surface formed by the screen basket and thereby generate pressure and suction impulses at the screen openings, which counteract clogging of the screen openings by fibers and impurities.
  • the invention was therefore based on the object of developing a pressure sorter which, when installed before a pressure headbox, reduces the risk of pressure fluctuations occurring in the headbox.
  • a pressure sorter of the type mentioned at the outset was used, as it is e.g. is described in DE-OS 20 27 028.
  • a drum-shaped rotor with a closed, truncated-cone-shaped jacket rotates within a stationary, circular-cylindrical screen basket, the outer peripheral surface of which is provided with hemispherical projections.
  • the fiber suspension to be sorted flows into the inflow space between the rotor and screen basket from above, and due to the frustoconical shape of the rotor, the annular chamber-shaped inflow space tapers from top to bottom.
  • the projections on the outer peripheral surface of the rotor serve the same purpose as the cleaning blades of the known pressure sorters described above, so that even when using the pressure sorter according to DE-OS 20 27 028 before a pressure headbox there is a risk of causing pressure fluctuations in the latter by the pressure sorter .
  • the invention proposes to design a pressure sorter of the type mentioned at the outset in such a way that the second ring wall is also stationary and that the delivery capacity of the suspension feed pump and the cross section of the inflow space and the surface irregularities are matched to one another in such a way that the fiber suspension with a such a high flow velocity flows over the surface unevenness that turbulence which prevents the sieve openings from becoming blocked can be generated by the latter.
  • the principle according to the invention has a number of advantages: the energy required for the operation of the known pressure sorters described, which is required for driving the rotor or the rotating screen basket, and there is also no one or more shaft seals for a rotor or screen basket drive shaft.
  • the second ring wall of the pressure sorter according to the invention can be a second sieve, but it can also be a closed surface, e.g. the outer or inner peripheral wall of a body similar to a rotor, but which does not rotate.
  • the decrease in the cross-sectional area of the inflow space in the direction of the reject outlet can result from the fact that one annular wall is cylindrical and the other is conical, as is the case with the known pressure sorter according to DE-OS 20 27 028; however, an embodiment is preferred in which both ring walls are conical, so that the change in the cross-sectional area results from the change in the radii.
  • DE-OS 20 27 028 shows a circular cylindrical sieve basket
  • the prior art also discloses a pressure sorter with a stationary, truncated cone-shaped sieve basket, which is directed towards the rejects outlet is tapered and surrounded by a second, conical ring wall which, together with the strainer basket, forms an inflow space which tapers in the direction of the spit outlet (US Pat. No. 3,394,809).
  • the cleaning of the screen openings is served by a driven rotor, arranged in the inside of the screen basket, with cleaning blades, and the screen and outer, second ring wall have smooth surfaces.
  • the sieve and the outer, second ring wall have different conicity, which is why there is a relatively large radial width at the end of the inflow space facing the housing inlet.
  • depressions are provided on the inflow side, each of which opens into a sieve opening and are arranged offset with respect to the sieve openings in the direction of flow and have oblique side walls tapering towards the sieve openings in order to prevent long-fiber contaminations which form a sieve surface Approach the flow direction, which does not run parallel, but obliquely to the screen surface, impinge on the peripheral wall of the actual screen openings and are thus deflected into the latter.
  • both ring wall surfaces have such surface unevenness.
  • a pressure sorter in which the two ring walls are conical and have the same conicity has proven to be a particularly efficient embodiment with regard to keeping the sieve openings open, so that in order to maintain a high flow velocity over the uneven surfaces, the outflow of fiber suspension through the sieve openings with respect to the inflow space Volume is compensated for by the fact that, with the width of the inflow space remaining the same, its diameter becomes smaller and smaller in the direction of the reject outlet.
  • the gap width between the two ring walls i.e. the radial width of the inflow space is adjustable, which can be most easily achieved in a pressure sorter, the two ring walls of which are conical and have the same conicity, in that the two ring walls are adjustable relative to one another in the axial direction, which of course is sufficient, one of the to be able to move and adjust both ring walls in the axial direction.
  • a ring wall adjustment drive which can be controlled as a function of the delivery rate of the pump, is then particularly advantageous.
  • the power consumption of the feed pump can serve as the manipulated variable, but it would also be conceivable, for example, to measure the flow rate of the fiber suspension through the feed pump and to control the ring wall adjustment drive with the measurement signal thus generated.
  • the second ring wall can have a closed surface or can also be designed as a sieve;
  • the embodiment mentioned in the second has the advantage of large throughput quantities of fiber suspension, but generally requires a higher proportion of rejects in order to be able to generate sufficiently large turbulence in the area of the screen openings of both screens.
  • the pressure sorter shown in FIGS. 1 to 3 has a housing 10 which is closed except for three connections and which has an inlet 12, an accept substance outlet 14 and a reject substance outlet 16.
  • the housing 10 - apart from the various housing connections - is designed to be rotationally symmetrical about an axis 18.
  • a rotationally symmetrical, conical strainer basket 20 is firmly attached, concentrically to the axis 18.
  • the strainer openings have been designated 22.
  • a displacement body 24 is likewise mounted concentrically to the axis 18, but is adjustable in the housing 10 along this axis.
  • a shaft 32 carrying the casing 26, 28 of the displacer 24 projects with an upper shaft end 32a provided with a spline in a guide tube 34 of the housing 10, which is provided in its lower region with a corresponding spline 34a on the inside, so that the shaft 32 in Guide tube 34 is guided longitudinally displaceable, but is secured against rotation.
  • O-rings 36 serve to seal the guide tube 34, and the following gear elements are provided for displacing the displacement body 24 downwards: a threaded bore 38 in the upper end of the shaft 32, a threaded spindle 40 engaging in this threaded bore, which carries a worm wheel 42, and a worm 44 meshing with the latter, which is fastened on the output shaft of a geared motor 46 shown offset by 90 °.
  • the threaded spindle 40 is axially non-displaceably mounted in a manner not shown, but it could also engage in a threaded bore of a cover fixedly attached to the housing and be rotatably but axially non-displaceably mounted in the shaft 32.
  • the fiber suspension to be sorted or sifted is fed by means of a feed pump 48 with an inlet pressure p; fed at least 1.5 bar into inlet 12 of the pressure sorter housing;
  • the feed pump 48 is preferably a speed-controlled pump with a speed controller 50, which is connected via a control line 52 to the gear motor 46, so that the displacement body 24 is axially dependent on the amount of fiber suspension fed into the pressure sorter per unit time Direction can be adjusted.
  • the shaft 32 With its lower end 32b, the shaft 32 is held in a longitudinally displaceable manner in an outlet piece 54 fastened to the bottom of the housing 10, this outlet piece being designed in such a way that it forms an annular space 56 around the shaft 32, which forms at the lower end of the inflow space 30 connects and into which the rejects outlet 16 opens.
  • the sieve openings 22 are designed as circular holes which have frustoconical countersinks 60 and 62 on the inner or Connect the inflow side and the outlet side of the screen basket 20.
  • FIG. 3 also shows that the counterbores 60 on the inflow side are arranged offset slightly downward from the screen openings 22.
  • the flow course of the fiber suspension in the pressure sorter was indicated with arrows.
  • the fiber suspension fed into the pressure sorter through the inlet 12 flows into the inflow space 30 from above at a speed V1 , and that part of the fiber suspension which passes through the screen openings 22 flows through them at the speed v 2 and thus arrives in an accepting material space 64. which leads to the accept substance outlet 14.
  • That part of the fiber suspension that does not pass through the screen openings 22, namely the so-called rejects flows into the outlet piece 54 at the lower end of the inflow space 30 and leaves the pressure sorter via the rejects outlet 16.
  • the pressure sorter is designed with regard to the delivery capacity of the pump 48, the dimensions of the inflow space 30 and the number and size of the sieve openings 22 such that the flow velocity V1 of the fiber suspension in the inflow space 30 is approximately the same everywhere and is approximately 8 to 20 m / s is, while the speed at which the accepted material flows through the screen openings 22 is preferably in the range between 0.2 and 2 m / s, in particular approximately 1 m / s; the inlet pressure p ; should be at least 1.5 bar if the pressure loss in the inflow area of the housing 10 and on the displacement body 24 is approximately 0.5 bar and the pressure loss on the strainer basket is also approximately 0.5 bar.
  • the construction should be designed such that the amount of the acceptor leaving the pressure sorter via the acceptor outlet 14 to the amount of the reject leaving the pressure sorter via the reject outlet 16 is approximately 10: 1, preferably approximately 9: 1.
  • the mean diameter of the strainer basket 20 is approximately 500 mm, and it is advisable to adjust the displacer 24 approximately so that the radial width of the inflow space 30 is approximately 2 cm.
  • FIGS. 4 to 6 will now only be described to the extent that they differ in essential features from the embodiment according to FIGS. 1 to 3.
  • a conical jacket 28 'of a housing 10' which has an inlet 12 ', an accept substance outlet 14' and a reject substance outlet 16 'provided with a valve 16a', forms the second ring wall in the sense of the claims and together limits an inflow space 30 'with a conical strainer basket 20' closed at the bottom.
  • the pipe socket forming the inlet 12 ' is to run tangentially to the jacket 28', so that - also as a result of a collar 12a 'forming part of an annular web - a helical flow through the inflow space 30' from top to bottom is ensured.
  • This helical flow was indicated by arrows V1 .
  • nubs 70 ' are provided on the inside of the casing 28', and the strainer basket 20 'is fixedly connected to the housing 10' via a non-perforated upper region 20a 'and a collar 20b'.
  • FIG. 5 is a pressure sorter in which the two ring walls delimiting the inflow space are designed as sieves.
  • a housing 10 "holds an inner, first screen basket 20” and an outer, second screen basket 28 “, both of which have the same taper and are arranged concentrically to an axis 18" of the pressure sorter.
  • the latter again has an inlet 12 ′′, an accept substance outlet 14 ′′ and a rejects outlet 16 ′′.
  • At least one of the two truncated cone surfaces delimiting an inflow space 30 ′′ is again provided with uneven surfaces, not shown.
  • the outer screen basket 28 has a largest diameter of approximately 620 mm and a smallest diameter of approximately 120 mm in this pressure sorter, while the inner screen basket 20" has a largest diameter of approximately 600 mm and a smallest diameter of approximately 100 mm, so that the radial width of the annular inflow space 30 "is approx. 20 mm.
  • the height of the two screen baskets is approx. 1200 mm. It is advisable to operate this pressure sorter in such a way that the flow velocity of the fiber suspension in the inflow space 30" (vi) is greater than 10 m / s. Because of the use of two sieve baskets, larger throughputs can be achieved with this pressure sorter than with the pressure sorters according to FIGS. 1 to 4, but it is necessary to operate the pressure sorter in such a way that a higher proportion of rejects occurs (approx. 20% instead of approx. 10%).
  • the pressure sorter shown in FIG. 6 differs from that according to FIG. 5 only in that the inner strainer basket 20 "is height-adjustable (by means of adjustment means, not shown).
  • the outer strainer basket 28" ends on a vertical ring wall 10a "of the housing 10" , and the inner strainer basket 20 “again has a non-perforated upper area 20a” and a collar 20b ", the latter of which lies sealed against the ring wall 10a".
  • the inlet of the housing 10 was designated 12", the accept outlet 14 "and the reject outlet 16".
  • the pressure sorters according to the invention lead to a pulsation-free headbox, are maintenance-free, have no rotating parts, consequently also do not require problematic seals for rotating parts, that a drive and the energy required for this are eliminated and that they entail lower investment costs than conventional pressure sorters.
  • the pressure sorter according to the invention could also be designed so that it has a horizontal axis, i.e. that it is arranged lying down.
  • the surface unevenness provided according to the invention cause local speed changes and thus turbulence in the fiber suspension to be sorted.
  • the conicity of the two ring walls delimiting the inflow space is selected such that, according to the invention, the flow speed of the fiber suspension to be sorted in the direction of the sieve axis is approximately the same size from the inflow end of the inflow space to its outflow end.
  • the conicity of the ring walls delimiting the inflow space is chosen so that the flow rate of the fiber suspension to be sorted even increases from the inflow end of the inflow space to the outflow end thereof, in order to counteract an increasing accumulation of impurities in the fiber suspension in the direction of the rejects outlet .
  • the reject outlet is always open (possibly with a throttling effect).

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Abstract

Drucksortierer mit mindestens einem Siebkorb (20), welcher zusammen mit einer zweiten Ringwand (28) einen auf der Anströmseite des Siebkorbs liegenden Einströmraum (30) begrenzt. An mindestens einer der Wände des Einströmraums (30) sind Oberflächenunebenheiten vorgesehen, mit denen sich in der zu sichtenden Fasersuspension Turbulenzen erzeugen lassen, die ausreichen, ein Verstopfen der Sieböffnungen zu verhindern. Auf diese Weise können die beiden Wände des Einströmraums stationär ausgebildet werden und es kann auf rotierende Reinigungsflügel oder dergleichen verzichtet werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Drucksortierer für Fasersuspensionen, mit einem Gehäuse, in dem eine erste, als Sieb ausgebildete, eine Achse definierende stationäre Ringwand und eine zweite Ringwand zwischen sich einen ringförmigen Einströmraum einschliessen, dessen eines, erstes Ende mit einem Gehäuseeinlass und dessen anderes, zweites Ende mit einem Spuckstoffauslass des Gehäuses in Verbindung steht, wobei die beiden Ringwände so ausgebildet sind, daß die Querschnittsfläche des Einströmraums im Schnitt senkrecht zur Siebachse in axialer Richtung von seinem ersten zu seinem zweiten Ende abnimmt, sowie mit einer mit dem Gehäuseeinlass verbundenen Suspensionsförderpumpe und mit Oberflächenunebenheiten an mindestens einer der den Einströmraum begrenzenden Ringwandoberflächen.
  • Bei den üblichen Drucksortierern nimmt das Gehäuse einen stationären, kreiszylindrischen Siebkorb und einen von letzterem umgebenen Rotor auf, welcher mit sog. Reinigungsflügeln versehen ist, die in unmittelbarer Nähe der vom Siebkorb gebildeten Sieboberfläche umlaufen und dadurch an den Sieböffnungen Druck-und Sogstösse erzeugen, die einem Verstopfen der Sieböffnungen durch Fasern und Verunreinigungen entgegenwirken. Der gleiche Effekt ergibt sich bei anderen bekannten Drucksortierern mit rotierendem Siebkorb und stationären Reinigungsflügeln.
  • Wird einer dieser bekannten Drucksortierer vor dem sog. Stoffauflauf einer Papiermaschine installiert und handelt es sich dabei um einen Druck- Stoffauflauf, so führen die von den Reinigungsflügeln hervorgerufenen Druckschwankungen zu entsprechenden Druckschwankungen im Stoffauflauf, wo sie jedoch im Hinblick auf die gewünschte Gleichmässigkeit der Blattbildung absolut unerwünscht sind.
  • Der Erfindung lag deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Drucksortierer zu entwickeln, der im Falle seiner Installation vor einem Druckstoffauflauf die Gefahr vermindert, daß im Stoffauflauf Druckschwankungen entstehen.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wurde von einem Drucksortierer der eingangs erwähnten Art ausgegangen, wie er z.B. in der DE-OS 20 27 028 beschrieben ist. Bei diesem Drucksortierer läuft innerhalb eines stationären, kreiszylindrischen Siebkorbs ein trommelförmiger Rotor mit geschlossenem, kegeistumpfförmigem Mantel um, dessen Aussenumfangsfläche mit halbkugeligen Vorsprüngen versehen ist. Die zu sortierende Fasersuspension strömt von oben in den Einströmraum zwischen Rotor und Siebkorb ein, und infolge der Kegelstumpfform des Rotors verjüngt sich der ringkammerförmige Einströmraum von oben nach unten. Die Vorsprünge auf der Aussenumfangsfläche des Rotors dienen demselben Zweck wie die Reinigungsflügel der vorstehend beschriebenen bekannten Drucksortierer, so daß auch bei Verwendung des Drucksortierers nach der DE-OS 20 27 028 vor einem Druck-Stoffauflauf die Gefahr besteht, in letzterem durch den Drucksortierer Druckschwankungen hervorzurufen.
  • Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird nun erfindungsgemäß vorgeschlagen, einen Drucksortierer der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß auch die zweite Ringwand stationär ist und daß die Förderleistung der Suspensionsförderpumpe sowie die Querschnitt des Einströmraums und die Oberflächenunebenheiten so aufeinander abgestimmt sind, daß die Fasersuspension mit einer so hohen Strömungsgeschwindigkeit über die Oberflächenunebenheiten strömt, daß durch die letzteren ein Verstopfen der Sieböffnungen verhindernde Turbulenzen erzeugbar sind.
  • Neben der Lösung der gestellten Aufgabe hat das erfindungsgemässe Prinzip eine Reihe von Vorteilen zur Folge: Es entfällt derjenige Energiebedarf für den Betrieb der geschilderten bekannten Drucksortierer, der für den Antrieb des Rotors oder des sich drehenden Siebkorbs erforderlich ist, und ausserdem entfallen eine oder mehrere Wellenabdichtungen für eine Rotor-oder Siebkorb-Antriebswelle.
  • Bei der zweiten Ringwand des erfindungsgemässen Drucksortierers kann es sich um ein zweites Sieb handeln, ebenso aber auch um eine geschlossene Fläche, z.B. die Aussen-oder Innenumfangswand eines Körpers ähnlich einem Rotor, der sich jedoch nicht dreht. Die Abnahme der Querschnittsfläche des Einströmraums in Richtung auf den Spuckstoffauslass kann daher rühren, daß die eine Ringwand zylindrisch und die andere konisch ausgebildet ist, so wie dies bei dem bekannten Drucksortierer nach der DE-OS 20 27 028 der Fall ist; bevorzugt wird jedoch eine Ausführungsform, bei der beide Ringwände konisch sind, so daß sich die Änderung der Querschnittsfläche aus der Änderung der Radien ergibt.
  • Schliesslich sei bemerkt, daß nicht allen Sieböffnungen Oberflächenunebenheiten zugeordnet sein müssen, obwohl der umgekehrte Fall zu bevorzugen ist.
  • Während die DE-OS 20 27 028 einen kreiszylindrischen Siebkorb zeigt, offenbart der Stand der Technik auch einen Drucksortierer mit einem stationären, kegelstumpfförmigen Siebkorp, welcher sich in Richtung auf den Spuckstoffauslass verjüngt und von einer zweiten, konischen Ringwand umgeben wird, die zusammen mit dem Siebkorb einen sich in Richtung auf den Spuckauslass verjüngenden Einströmraum bildet (US-PS 3 394 809). Aber auch bei diesem bekannten Drucksortierer dient der Reinigung der Sieböffnungen ein angetriebener, im Innern des Siebkorbs angeordneter Rotor mit Reinigungsflügeln, und Sieb und äussere, zweite Ringwand weisen glatte Oberflächen auf. Ausserdem besitzen das Sieb und die äussere, zweite Ringwand unterschiedliche Konizitäten, weshalb sich an dem dem Gehäuseeinlass zugewandten Ende des Einströmraums für diesen eine verhältnismässig grosse radiale Breite ergibt.
  • Ähnliches gilt für den bekannten Drucksortierer nach der DE-OS 28 30 386 mit einem kreiszylindrischen Siebkorb, einer konischen zweiten, den Siebkorb umgebenden Ringwand und einem vom Siebkorb umgebenen, an seinem Umfang mit Reinigungsflügeln bestückten Rotor.
  • Bei Sortierern ist es an sich bekannt, das Siebblech an seiner Einlass-bzw. Anströmseite mit Oberflächenunebenheiten zu versehen (s. z.B. Figur 4a der SE-AS 72 11 272-5), jedoch zu einem völlig anderen Zweck, nämlich zur besseren Trennung brauchbarer Fasern von in der Fasersuspension enthaltenen Verunreinigungen. Bei diesem bekannten Siebblech sind auf der Anströmseite Vertiefungen vorgesehen, die jeweils in eine Sieböffnung münden und gegenüber den Sieböffnungen in Strömungsrichtung versetzt angeordnet sind sowie schräge, auf die Sieböffnungen zulaufende Seitenwände aufweisen, um zu verhindern, daß langfaserige Verunreinigungen, die sich der Sieboberfläche mit einer Strömungsrichtung nähern, welche nicht parallel, sondern schräg zur Sieboberfläche verläuft, auf die Umfangswand der eigentlichen Sieböffnungen auftreffen und so in letztere hinein umgelenkt werden.
  • Zur Erzeugung von Turbulenzen in der am Sieb vorbeiströmenden Fasersuspension in einem solchen Mass, daß die Sieböffnungen freigehalten werden, kann es ausrechend sein, geeignete Oberflächenunebenheiten an einer der beiden die Einströmkammer begrenzenden Ringwandoberflächen vorzusehen, wobei es in diesem Fall zu bevorzugen sein wird, die Oberflächenunebenheiten am Sieb vorzusehen. Bevorzugt wird jedoch eine Ausführungsform, bei der beide Ringwandoberflächen derartige Oberflächenunebenheiten aufweisen.
  • Als im Hinblick auf das Offenhalten der Sieböffnungen besonders effiziente Ausführungsform hat sich ein Drucksortierer erwiesen, bei dem die beiden Ringwände konisch sind und dieselbe Konizität aufweisen, so daß zur Aufrechterhaltung einer hohen Strömungsgeschwindigkeit über die Oberflächenunebenheiten der Abfluss von Fasersuspension durch die Sieböffnungen hindurch bezüglich des Einströmraums volumenmässig dadurch kompensiert wird, daß bei gleichbleibender Breite des Einströmraums dessen Durchmesser in Richtung auf den Spuckstoffauslass stetig kleiner wird.
  • Zur Anpassung des erfindungsgemässen Drucksortierers an die Menge der pro Zeitenheit zugeführten Fasersuspension empfiehlt sich eine Ausführungsform, bei der die Spaltbreite zwischen den beiden Ringwänden, d.h. die radiale Breite des Einströmraums, einstellbar ist, was sich bei einem Drucksortierer, dessen beide Ringwände konisch sind und dieselbe Konizität aufweisen, am einfachsten dadurch erreichen lässt, daß die beiden Ringwände in axialer Richtung relativ zueinander verstellbar sind, wozu es natürlich genügt, eine der beiden Ringwände in axialer Richtung verschieben und einstellen zu können. Besonders vorteilhaft ist dann ein Ringwand-Verstellantrieb, welcher in Abhängigkeit von der Förderleistung der Pumpe steuerbar ist. Als Stellgrösse kann die Leistungsaufnahme der Förderpumpe dienen, es wäre beispielsweise aber auch denkbar, die Durchflussmenge der Fasersuspension durch die Förderpumpe zu messen und mit dem so erzeugten Meßsignal den Ringwand-Verstellantrieb zu steuern.
  • Wie bereits erwähnt, kann die zweite Ringwand eine geschlossene Oberfläche aufweisen oder gleichfalls als Sieb ausgebildet sein; die an zweiter Stelle erwähnte Ausführungsform bringt den Vorteil grosser Durchsatzmengen an Fasersuspension mit sich, sie macht jedoch in der Regel einen höheren Spuckstoffanteil erforderlich, um im Bereich der Sieböffnungen beider Siebe hinreichend grosse Turbulenzen erzeugen zu können.
  • Bei an der Siebwand vorgesehenen Oberflächenunebenheiten empfiehlt es sich, die letzteren als Vertiefungen auszubilden, und zwar derart, daß jede Vertiefung in jeweils eine Sieböffnung mündet. Bei kreisrunden Sieböffnungen brauchen dann an der Sieboberfläche nur Ansenkungen hergestellt zu werden, bei schlitzförmigen Sieböffnungen empfiehlt es sich hingegen, mit einem Fräser schiffchenförmige Vorfräsungen herzustellen. Eine besonders gute Reinigungswirkung ergibt sich an den Sieböffnungen dann, wenn die Vertiefungen gegenüber den Sieböffnungen in Strömungsrichtung versetzt angeordnet sind.
  • Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Ansprüchen und/oder aus der nachfolgenden Beschreibung sowie der beigefügten zeichnerischen Darstellung einiger besonders vorteilhafter Ausführungsformen des erfindungsgemässen Drucksortierers; in der Zeichnung zeigen:
    • Figur 1 einen Axialschnitt durch eine erste Ausführungsform mit einem geschlossenen, kegelförmigen Verdrängungskörper, welcher die zweite Ringwand bildet;
    • Figur 2 den Ausschnitt "A" in Figur 1 in grösserem Maßstab;
    • Figur 3 eine Draufsicht auf einen Teil des Siebkorbs der ersten Ausführungsform, gesehen in Richtung des Pfeils "B" in Figur 2;
    • Figur 4 einen Axialschnitt durch eine zweite Ausführungsform mit einem von aussen nach innen durchströmten Siebkorb;
    • Figur 5 einen Axialschnitt durch eine dritte Ausführungsform mit zwei Siebkörben, und
    • Figur 6 einen Axialschnitt durch eine vierte Ausführungsform, gleichfalls mit zwei Siebkörben, von denen jedoch der eine in axialer Richtung verstellbar ist.
  • Der in den Figuren 1 bis 3 gezeigte Drucksortierer besitzt ein bis auf drei Anschlüsse geschlossenes Gehäuse 10, welches einen Einlass 12, einen Gutstoffauslass 14 und einen Spuckstoffauslass 16 aufweist. Vorteilhafterweise ist das Gehäuse 10 - sieht man einmal von den verschiedenen Gehäuseanschlüssen ab - zu einer Achse 18 rotationssymmetrisch ausgebildet. In ihm ist ein rotationssymmetrischer, konischer Siebkorb 20 fest angebracht, und zwar konzentrisch zur Achse 18. Die Sieböffnungen wurden mit 22 bezeichnet. Hingegen ist ein Verdrängungskörper 24 zwar gleichfalls konzentrisch zur Achse 18, jedoch längs dieser Achse verstellbar im Gehäuse 10 gelagert. Er ist als Hohlkörper ausgebildet und sein Mantel besteht aus einem oberen kegeligen Mantelbereich 26 sowie einem unterem, konischen Mantelbereich 28, wobei der letztere dieselbe Konizität besitzt wie der Siebkorb 20, so daß sich ein bezüglich der Achse 18 in radialer Richtung überall gleich breiter Einströmraum 30 zwischen dem Siebkorb 20 und dem Mantelbereich 28 des Verdrängungskörpers 24 bildet.
  • Ein den Mantel 26, 28 des Verdrängungskörpers 24 tragender Schaft 32 ragt mit einem mit einer Keilverzahnung versehenen oberen Schaftende 32a in ein Führungsrohr 34 des Gehäuses 10, welches in seinem unteren Bereich innen mit einer entsprechenden Keilverzahnung 34a versehen ist, so daß der Schaft 32 im Führungsrohr 34 zwar längsverschiebbar geführt, jedoch gegen Verdrehen gesichert ist. Der Abdichtung des Führungsrohrs 34 dienen O-Ringe 36, und zur Verschiebung des Verdrängungskörpers 24 nach unten sind folgende Getriebeelemente vorgesehen: Eine Gewindebohrung 38 im oberen Ende des Schafts 32, eine in diese Gewindebohrung eingreifende Gewindespindel.40, welche ein Schneckenrad 42 trägt, und eine mit dem letzteren kämmende Schnecke 44, die auf der Abtriebswelle eines um 90° versetzt gezeichneten Getriebemotors 46 befestigt ist. Die Gewindespindel 40 ist in nicht dargestellter Weise axial unverschiebbar gelagert, sie könnte aber auch in eine Gewindebohrung eines fest am Gehäuse angebrachten Deckels eingreifen und im Schaft 32 zwar drehbar, aber axial unverschiebbar gelagert sein.
  • Die zu sortierende bzw. zu sichtende Fasersuspension wird mittels einer Förderpumpe 48 mit einem Zulaufdruck p; von mindestens 1,5 bar in den Einlass 12 des Drucksortierergehäuses eingespeist; bei der Förderpumpe 48 handelt es sich vorzugsweise um eine Drehzahl-geregelte Pumpe mit einem Drehzahlregler 50, welcher über eine Steuerleitung 52 mit dem Getriebemotor 46 verbunden ist, so daß sich der Verdrängungskörper 24 in Abhängigkeit von der pro Zeiteinheit in den Drucksortierer eingespeisten Fasersuspensionsmenge in axialer Richtung verstellen lässt.
  • Mit seinem unteren Ende 32b ist der Schaft 32 längsverschiebbar in einem am Boden des Gehäuses 10 befestigten Auslaßstück 54 gehalten, wobei dieses Auslaßstück so gestaltet ist, daß es um den Schaft 32 herum einen Ringraum 56 bildet, der sich an das untere Ende des Einströmraums 30 anschliesst und in den der Spuckstoffauslass 16 mündet.
  • Wie sich aus den Figuren 2 und 3 ergibt, sind bei dieser Ausführungsform die Sieböffnungen 22 als kreisrunde Löcher ausgebildet, die kegelstumpfförmige Ansenkungen 60 und 62 an der Innen-bzw. Anströmseite und an der Auslaßseite des Siebkorbs 20 miteinander verbinden. Die Figur 3 lässt auch erkennen, daß die anströmseitigen Ansenkungen 60 gegenüber den Sieböffnungen 22 etwas nach unten versetzt angeordnet sind.
  • Der Strömungsverlauf der Fasersuspension im Drucksortierer wurde mit Pfeilen angedeutet. Die durch den Einlass 12 in den Drucksortierer eingespeiste Fasersuspension strömt mit einer Geschwindigkeit V1 von oben in den Einströmraum 30 ein,und derjenige Teil der Fasersuspension, der die Sieböffnungen 22 passiert, durchströmt diese mit der Geschwindigkeit v2 und gelangt so in einen Gutstoffraum 64, der zum Gutstoffauslass 14 führt. Derjenige Teil der Fasersuspension, der die Sieböffnungen 22 nicht passiert, nämlich der sog. Spuckstoff, strömt am unteren Ende des Einströmraums 30 in das Auslaßstück 54 und verlässt den Drucksortierer über den Spuckstoffauslass 16.
  • Für den Fall, daß die Ansenkungen 60 auf der Anströmseite des Siebkorbs 20 nicht ausreichen, um für ein Offenhalten der Sieböffnungen 22 ausreichende Turbulenzen zu erzeugen, oder alternativ zu den Ansenkungen 60, können auf der Aussenseite des Mantelbereichs 28 des Verdrängungskörpers 24 Oberflächenunebenheiten vorgesehen sein, die bei der dargestellten Ausführungsform die Gestalt ausgeprägter Noppen 70 haben, wobei jeder Sieböffnung 22 oder jeweils einer Gruppe von Sieböffnungen eine der Noppen 70 zugeordnet ist.
  • Erfindungsgemäss ist der Drucksortierer nun bezüglich der Förderleistung der Pumpe 48, der Abmessungen des Einströmraums 30 und der Anzahl und Grösse der Sieböffnungen 22 so ausgebildet, daß die Strömungsgeschwindigkeit V1 der Fasersuspension im Einströmraum 30 überall ungefähr gleich gross ist und ca.8 bis 20 m/s beträgt, während die Geschwindigkeit, mit der der Gutstoff die Sieböffnungen 22 durchströmt, vorzugsweise im Bereich zwischen 0,2 und 2 m/s liegt, insbesondere bei ca. 1 m/s; der Zulaufdruck p; soll mindestens 1,5 bar betragen, wenn der Druckverlust im Einströmbereich des Gehäuses 10 und am Verdrängungskörper 24 ca. 0,5 bar beträgt und der Druckverlust am Siebkorb gleichfalls ungefähr 0,5 bar. Schliesslich soll die Konstruktion so ausgebildet sein, daß sich die Menge des den Drucksortierer über den Gutstoffauslass 14 verlassenden Gutstoffs zu der Menge des den Drucksortierer über den Spuckstoffauslass 16 verlassenden Spuckstoffs ungefähr wie 10:1, vorzugsweise wie ungefähr 9:1 verhält. Bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform beträgt der mittlere Durchmesser des Siebkorbs 20 ca. 500 mm, und es empfiehlt sich, den Verdrängungskörper 24 ungefähr so einzustellen, daß die radiale Breite des Einströmraums 30 bei ca. 2 cm liegt.
  • Die Ausführungsformen nach den Figuren 4 bis 6 sollen nun nur noch insoweit beschrieben werden, als sie in wesentlichen Merkmalen von der Ausführungsform nach den Figuren 1 bis 3 abweichen.
  • Bei der Ausführungsform nach Figur 4 bildet ein konischer Mantel 28' eines Gehäuses 10', welches einen Einlass 12', einen Gutstoffauslass 14' und einem mit einem Ventil 16a' versehenen Spuckstoffauslass 16' aufweist, die zweite Ringwand im Sinne der Ansprüche und begrenzt zusammen mit einem unten geschlossenen konischen Siebkorb 20' einen Einströmraum 30'. Bei dieser Ausführungsform soll der den Einlass 12' bildende Rohrstutzen tangential zum Mantel 28' verlaufen, so daß, auch infolge eines einen Teil eines Ringstegs bildenden Kragens 12a', eine - schraubenlinienförmige Durchströmung des Einströmraums 30' von oben nach unten gewährleistet wird. Diese schraubenlinienförmige Durchströmung wurde durch Pfeile V1 angedeutet. Bei dieser Ausführungsform sind auf der Innenseite des Mantels 28' Noppen 70' vorgesehen, und der Siebkorb 20' ist über einen nicht-perforierten oberen Bereich 20a' und einen Kragen 20b' fest mit dem Gehäuse 10' verbunden.
  • Während bei dem Drucksortierer nach den Figuren 1 bis 3 der Siebkorb 20 von innen nach aussen durchströmt wird, erfolgt die . Durchströmung des Siebkorbs 20' bei der Ausführungsform nach Figur 4 von aussen nach innen, und während bei der ersten Ausführungsform der Gutstoff den Drucksortierer unten verlässt, befindet sich bei der zweiten Ausführungsform der Gutstoffauslass 14' oben. Bei Drucksortierern mit vertikaler Achse ist es aber stets empfehlenswert, den Spuckstoffauslass unten anzuordnen.
  • Bei der in Figur 5 gezeigten Ausführungsform handelt es sich um einen Drucksortierer, bei dem die beiden den Einströmraum begrenzenden Ringwände als Siebe ausgebildet sind.
  • Zu diesem Zweck hält ein Gehäuse 10" einen inneren, ersten Siebkorb 20" und einen äusseren, zweiten Siebkorb 28", die beide dieselbe Konizität besitzen und konzentrisch zu einer Achse 18" des Drucksortierers angeordnet sind. Letzterer besitzt wieder einen Einlass 12", einen Gutstoffauslass 14" und einen Spuckstoffauslass 16". Zumindest eine der beiden einen Einströmraum 30" begrenzenden Kegelstumpfflächen ist wieder mit nicht dargestellten Oberflächenunebenheiten versehen. Erfindungsgemäss besitzt bei diesem Drucksortierer der äussere Siebkorb 28" einen größten Durchmesser von ca. 620 mm und einen kleinsten Durchmesser von ca. 120 mm, während der innere Siebkorb 20" einen größten Durchmesser von ca. 600 mm und einen kleinsten Durchmesser von ca. 100 mm besitzt, so daß die radiale Breite des ringförmigen Einströmraums 30" ca. 20 mm beträgt. Die Höhe der beiden Siebkörbe liegt bei ca. 1200 mm. Es empfiehlt sich, diesen Drucksortierer so zu betreiben, daß die Strömungsgeschwindigkeit der Fasersuspension im Einströmraum 30" (vi) grösser als 10 m/s ist. Wegen der Verwendung zweier Siebkörbe lassen sich mit diesem Drucksortierer grössere Durchsatzmengen erzielen als mit den Drucksortierern nach den Figuren 1 bis 4, jedoch ist ES erforderlich, den Drucksortierer so zu betreiben, daß sich ein höherer Spuckstoffanteil ergibt (ca. 20 % anstelle von ca. 10%).
  • Der in Figur 6 gezeigte Drucksortierer unterscheidet sich von demjenigen nach Figur 5 nur dadurch, daß der innere Siebkorb 20" höhenverstellbar ist (durch nicht dargestellte Verstellmittel). Zu diesem Zweck endet der äussere Siebkorb 28" an einer vertikalen Ringwand 10a" des Gehäuses 10", und der innere Siebkorb 20" besitzt wieder einen nicht-perforierten oberen Bereich 20a" und einen Kragen 20b", welch letzterer abgedichtet gegen die Ringwand 10a" anliegt. Der Einlass des Gehäuses 10" wurde mit 12", der Gutstoffauslass mit 14" und der Spuckstoffauslass mit 16" bezeichnet. Der Einfachheit halber wurden die die erwünschten Turbulenzen erzeugenden Oberflächenunebenheiten nicht dargestellt; die einen Einströmraum 30" begrenzenden Oberflächen der Siebkörbe 20" und 28" können mit Ansenkungen oder - zwischen den Sieböffnungen -mit Noppen oder anderen Vorsprüngen versehen sein.
  • Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß die erfindungsgemässen Drucksortierer zu einem pulsationsfreien Stoffauflauf führen, wartungsfrei sind, keine rotierenden Teile aufweisen, infolgedessen auch keine problematischen Abdichtungen für rotierende Teile benötigen, daß ein Antrieb und die hierfür erforderliche Energie entfallen und daß sie geringere Investionskosten bedingen als herkömmliche Drucksortierer.
  • Der erfindungsgemässe Drucksortierer könnte auch so ausgebildet werden, daß er eine horizontale Achse besitzt, d.h. daß er liegend angeordnet ist. Die erfindungsgemäss vorgesehenen Oberflächenunebenheiten verursachen in der zu sortierenden Fasersuspension örtliche Geschwindigkeitsänderungen und damit Turbulenzen. Die Konizität der beiden den Einströmraum begrenzenden Ringwände ist so gewählt, daß erfindungsgemäss die Strömungsgeschwindigkeit der zu sortierenden Fasersuspension in Richtung der Siebachse vom Einströmende des Einströmraums bis zu dessen Ausströmende ungefähr gleich gross ist. Nach einem besonders vorteilhaften Merkmal der Erfindung wird die Konizität der den Einströmraum begrenzenden Ringwände so gewählt, daß sich die Durchflussgeschwindigkeit der zu sortierenden Fasersuspension vom Einströmende des Einströmraums zu dessen Ausströmende sogar vergrössert, um einer in Richtung zum Spuckstoffauslass zunehmenden Anreicherung von Verunreinigungen in der Fasersuspension entgegenzuwirken. Erfindungsgemäss ist der Spuckstoffauslass stets offen (gegebenenfalls mit einer Drosselwirkung). Anstelle des in Figur 1 gezeigten, automatisch gesteuerten Ringwand-Versteflantriebs kann natürlich auch ein anderer Verstellantrieb treten; so wäre z.B. möglich, auf die Gewindespindel 40 ein einfaches Handrad zu setzen.

Claims (18)

1. Drucksortierer für Fasersuspensionen, mit einem Gehäuse, in dem eine erste, als Sieb ausgebildete, eine Achse definierende stationäre Ringwand und eine zweite Ringwand zwischen sich einen ringförmigen Einströmraum einschliessen, dessen eines, erstes Ende mit einem Gehäuseeinlass und dessen anderes, zweites Ende mit einem Spuckstoffauslass des Gehäuses in Verbindung steht, wobei die beiden Ringwände so ausgebildet sind, daß die Querschnittsfläche des Einströmraums im Schnitt senkrecht zur Siebachse in axialer Richtung von seinem ersten zu seinem zweiten Ende abnimmt, sowie mit einer mit dem Gehäuseeinlass verbundenen Suspensionsförderpumpe und mit Oberflächenunebenheiten an mindestens einer der den Einströmraum begrenzenden Ringwandoberflächen, dadurch gekennzeichnet, daß auch die zweite Ringwand (28) stationär ist und daß die Förderleistung der Suspensionsförderpumpe (48) sowie der Querschnitt des Einströmraums (30) und die Oberflächenunebenheiten (60, 70) so aufeinander abgestimmt sind, daß die Fasersuspension mit einer so hohen Strömungsgeschwindigkeit (vi) über die Oberflächenunebenheiten strömt, daß durch die letzteren ein Verstopfen der Sieböffnungen (22) verhindernde Turbulenzen erzeugbar sind.
2. Drucksortierer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Ringwandoberflächen Oberflächenunebenheiten (60, 70) aufweisen.
3. Drucksortierer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ringwände (20, 28) konisch sind und dieselbe Konizität aufweisen.
4. Drucksortierer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ringwände (20, 28) in axialer Richtung relativ zueinander verstellbar sind.
5. Drucksortierer nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen Ringwand-Verstellantrieb (38, 40, 42, 44, 46, 50, 52), welcher in Abhängigkeit von der Förderleistung der Pumpe (48) steuerbar ist.
6. Drucksortierer nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Ringwand (28) eine geschlossene Oberfläche aufweist.
7. Drucksortierer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Ringwand (28) vom Umfang eines von der ersten Ringwand (20) umgebenen Verdrängungskörpers (24) gebildet wird.
8. Drucksortierer nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenunebenheiten (70) der zweiten Ringwand (28) die Form von Vorsprüngen haben.
9. Drucksortierer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Ringwand (28") als Sieb ausgebildet ist.
10. Drucksortierer nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sieb (20; 20", 28") an seiner dem Einströmraum (30; 30") zugewandten Oberfläche als Oberflächenunebenheiten Vertiefungen (60) aufweist.
11. Drucksortierer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß jede Vertiefung (60) in jeweils eine Sieböffnung (22) mündet.
12. Drucksortierer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (60) gegenüber den Sieböffnungen (22) in Strömungsrichtung versetzt angeordnet sind.
13. Drucksortierer nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, das die Vertiefungen (60) schräge, auf die Sieböffnungen (22) zulaufende Seitenwände aufweisen.
14. Drucksortierer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8 und 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderleistung der Pumpe (48) und der Einströmraum-Querschnitt so aufeinander abgestimmt sind, daß im Einströmraum (30; 30") die Strömungsgeschwindigkeit (vi) der Fasersuspension parallel zur Sieboberfläche überall zwischen ca. 8 und ca.20 m/s liegt,vorzugsweise mindestens ca. 10 m/s beträgt.
15. Drucksortierer nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderleistung der Pumpe (48), der Einströmraum-Querschnitt und die lichten Sieböffnungsquerschnitte so aufeinander abgestimmt sind, daß die Strömungsgeschwindigkeit (V2) der Fasersuspension durch die Sieböffnungen ca. 0,2 bis ca. 2 m/s, vorzugsweise ca. 1 m/s, beträgt.
16. Drucksortierer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderleistung der Pumpe (48), der Einströmraum-Querschnitt und die lichten Sieböffnungsquerschnitte so aufeinander abgestimmt sind, daß sich die Menge des die Sieböffnungen (22) passierenden Suspensionsanteils (Gutstoff) zur Menge des die Sieböffnungen nicht passierenden Suspensionsanteils (Spuckstoff) wie ungefähr 10:1 verhält und das Verhältnis vorzugsweise mindestens ca. 8:1 ist.
17. Drucksortierer nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckverlust bis zum zweiten Ende des Einströmraums (30; 30") und der Druckverlust durch die Sieböffnungen (12) grössenordnungsmässig und vorzugsweise ungefähr gleich gross sind und daß die Förderleistung der Pumpe (48) so ausgelegt ist, daß der Mindestzulaufdruck der Fasersuspension am Gehäuseeinlass (12; 12") um ca. 50 % höher ist als die Summe der obigen Druckverluste.
18. Drucksortierer nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Breite des Einströmraums (30; 30") ca. 2 cm beträgt.
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