WO1997023688A1 - Gerät zum aufbereiten von für die papier- bzw. pappeproduktion vorgesehenen fasersuspensionen - Google Patents

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WO1997023688A1
WO1997023688A1 PCT/EP1996/000888 EP9600888W WO9723688A1 WO 1997023688 A1 WO1997023688 A1 WO 1997023688A1 EP 9600888 W EP9600888 W EP 9600888W WO 9723688 A1 WO9723688 A1 WO 9723688A1
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WO
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rotor
suspension
light
dirt
heavy
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PCT/EP1996/000888
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Inventor
Erich Czerwoniak
Emil Holz
Hagen Wilhelm Hutzler
Jochen Gustav Pfeffer
Original Assignee
Hermann Finckh Maschinenfabrik Gmbh & Co.
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Publication date
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Priority to EP96906729A priority patent/EP0868565B1/de
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Priority to US09/099,986 priority patent/US6068772A/en

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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
    • D21D5/18—Purification of the pulp suspension by mechanical means; Apparatus therefor with the aid of centrifugal force
    • D21D5/20—Purification of the pulp suspension by mechanical means; Apparatus therefor with the aid of centrifugal force in apparatus with a horizontal axis

Definitions

  • the invention relates to a device for processing fiber suspensions intended for paper or cardboard production and in particular obtained from waste paper, which contain particles to be separated from the useful fibers of the suspension, the specific weight of which clearly differs from that of the useful fibers.
  • the fiber suspension obtained by dissolving the fibrous material is first exposed to coarse impurities such as e.g. B. wires, cords, plastic film parts and the like, freed, with the help of a sorting device, the screen openings have, for example, a diameter of 7 mm; this rough sorting takes place in the so-called thick matter area, ie with a consistency of approx. 4% (solids content of the fiber suspension).
  • coarse impurities such as e.g. B. wires, cords, plastic film parts and the like
  • the screen openings have, for example, a diameter of 7 mm; this rough sorting takes place in the so-called thick matter area, ie with a consistency of approx. 4% (solids content of the fiber suspension).
  • This rough sorting is followed by a pre-sorting in order to free the fiber suspension from coarse heavy dirt (specifically heavy impurities), e.g. B.
  • sorting generally also takes place in the so-called thick matter area, with sorting devices being used, the sieve openings of which have a diameter z. B. from 1.2 to 2.5 mm. After the coarse and pre-sorting, which is carried out in two stages, has usually been carried out until now, fine sorting with sorting devices has been carried out, the sorting openings of which are slot-shaped and have a slot width down to 0.1 mm.
  • cleaners are used today to separate out sand and other fine heavy dirt, specifically in cleaner systems which comprise several successive stages, each of which has such a cleaner.
  • Centricleaners work fluidly according to the principle of the free vortex; in a conical vessel, which tapers downwards, the fiber suspension to be freed of fine heavy dirt is set in rotation by being tangentially into the top under high pressure and thus at high speed Cleaner housing is introduced so that a free vortex arises, in which the fiber suspension flows downward in a helical pattern; the tangential and angular speeds increase more and more in accordance with the ever smaller housing diameter, as do the centrifugal forces acting on the specifically heavy dirt particles.
  • cleaner systems require a lot of energy (high pump outputs to generate the required high pressure differences); in addition, cleaners must not be built too large, because they would otherwise no longer deposit effectively, ie such a cleaner can only process a relatively small amount of suspension per unit of time.
  • the high rotational speeds lead to considerable wear on the circumferential wall of the cleaner housing, and the so-called amount of rejects (with the suspension portion separated out with heavy dirt) is approximately 5%.
  • cleaner devices which can be so-called degassing cleaners or pure light dirt cleaners, are required for the separation of specifically light impurities (light dirt).
  • cleaners which are used for the separation of light dirt, also have a considerable energy requirement (pump capacity), can only process relatively small amounts of suspension and lead to large amounts of rejects (together with the light dirt emerging from the suspension) of up to 20%; however, high reject levels either increase the loss of fibers that can still be used or increase the energy requirement (because of the need for further treatment of the rejects in order to recover the useful fibers).
  • the object of the invention was to create a device which is as favorable as possible with regard to wear problems and energy requirements for processing fiber suspensions obtained in particular from waste paper, with which particles whose specific weight differs significantly from that of the usable fibers differ from the fiber suspension , effectively eliminated.
  • devices have already become known which work in terms of flow technology on the principle of a forced vortex.
  • Such a device is available from E. & M. Lamort, F-51302 Vitry-Le-Francois, under the name GYROCLEAN type GYS.
  • This device has a drum-like outer housing in the form of a hollow circular cylinder provided with end walls with a horizontally running housing axis, which is set in rotation by a rotary drive about its axis.
  • the fiber suspension to be treated is introduced in the axial direction into the outer housing via an inlet pipe coaxial with the housing axis on one end of the housing; the latter receives in the area of its inflow-side end a stationary body which is rotationally symmetrical with respect to the housing axis, by means of which the inflowing fiber suspension is deflected toward the peripheral wall of the outer housing. Since the latter rotates, a vortex is forced in the incoming fiber suspension in the annular space between the stationary rotationally symmetrical body and the peripheral wall of the outer housing, so that the light dirt accumulates in the vortex core downstream of the stationary rotationally symmetrical body.
  • a rejects outlet pipe coaxial with the housing axis projects into it, through which the rejects containing light dirt leaves the device.
  • the rotating outer housing is further provided with an accept material outlet pipe socket coaxial with the housing axis, which surrounds the reject outlet pipe and has a significantly larger diameter than the latter; The suspension portion containing essentially only usable fibers is to leave the device via this outlet pipe socket.
  • this known device has the advantage that the fiber suspension to be treated has to be supplied to the device at a much lower pressure than in a device which works according to the principle of the free vortex, it also has a number of disadvantages: Heavy dirt is not provided, several sliding seals are required, which have a considerable diameter, namely at the inlet pipe for the fiber suspension to be treated and at the gutstoffstoffauslassrohrstutzen, and consequently a high wear due to the high relative speeds between the stationary sealing ring and rotating sealing ring and the abrasive heavy-weight particles lead to considerable wear not only on the stationary, rotationally symmetrical body provided on the inflow side, but also on the inflow-side end region of the outer housing, the rotation of which forces the vortex, since the fiber suspension must be accelerated in the direction of rotation and, as a result, a considerable rotational relative speed between the fiber suspension to be accelerated and the outer housing cannot be avoided.
  • a centric cleaner with which heavy dirt is separated from the fiber
  • the last-mentioned defect does not have a similar device from LAMORT, which is known from EP-0359 682-B1, since light dirt as well as heavy dirt should be able to be separated with it, but all other disadvantages must also be with this device other device to be accepted, since it differs from the device GYROCLEAN type GYS only in that instead of the stationary, rotationally symmetrical body of the latter device, a body also rotating around the axis of the outer housing occurs, which has approximately the shape of two axially successive truncated cones with a central constriction, in the area of which a suspension portion, which is to contain the light dirt, is drawn off via a radially oriented channel which flows into a light-weight dirt coaxial with the axis of the outer housing.
  • Outlet pipe opens; the accept material outlet pipe socket provided at the outflow end of the device is surrounded by a heavy dirt outlet pipe socket which also rotates together with the outer housing, so that at the outflow end of the device resulting from EP-0 359 682-B1 there are even three highly susceptible to wear Sliding seals are required, namely on the heavy dirt outlet pipe socket, on the accept material outlet pipe socket and between the latter and the light dirt outlet pipe.
  • a device with an essentially drum-like outer housing receives a body which is essentially rotationally symmetrical with respect to the housing axis and is provided with an inlet for the fiber suspension to be processed and In the area of its other, downstream end, it receives a stationary outlet pipe (light dirt outlet) concentric with the housing axis for a first suspension part (light dirt fraction) to be separated and containing specifically light particles, and is provided with a good material outlet for a second suspension part (good material) containing essentially useful fibers , wherein a rotary drive is provided for generating a rotational flow component with respect to the housing axis in the annular space between the outer housing and the rotationally symmetrical body; It is proposed according to the invention to design such a device in such a way that the outer housing and the accept outlet are stationary and the rotationally symmetrical body is designed as a rotor which can be driven in rotation about the housing axis, that a partition
  • a device according to the invention not only permits the separation of both light dirt and heavy dirt and consequently makes a further device, such as a centriclayer, for separating heavy dirt unnecessary, which contributes to minimizing the energy requirement, but only one element has to be involved comparatively small diameter, namely a rotor drive shaft, can be sealed, so that seals subject to high wear can be avoided.
  • a device according to the invention can easily be designed in such a way that components subject to wear due to an abrasive effect of heavy dirt particles can be replaced simply and inexpensively, namely a housing shell forming the outer peripheral wall of the outer housing, a housing shell forming the rotor periphery Rotor component and the partition that serves to separate the good and heavy dirt.
  • the device according to the invention can also be adapted much more easily to the fiber suspension to be processed than that Device according to EP-0 359 682-B1, because the diameter and axial length of both the light dirt outlet pipe and the partition can be varied without further ado, quite apart from the fact that the efficiency of light dirt separation in the case of EP-0 359 682-B1 resulting known device must be doubted, because there the suspension part containing the light dirt must be deflected twice through 90 ° in order to enter the radially aligned rotor bore and the axially aligned light dirt outlet pipe.
  • the fiber suspension to be processed necessarily enters the device centrally and in the axial direction; this is in principle also possible in the device according to the invention (the fiber suspension could be introduced into the device, for example, via a hollow drive shaft of the rotor), but embodiments are preferred in which the inlet for the fiber suspension to be processed is in The direction of rotor rotation is formed tangentially into the tube opening into the outer housing, because then the inflow speed of the fiber suspension already leads to a rotational speed around the housing axis, while in the known devices in question the rotary drive must exert the entire acceleration power.
  • the accept material outlet is also axially oriented and arranged coaxially with the housing axis, which is why the accept material must be deflected in the direction of the housing axis before the device exit.
  • this flow principle would also be possible in the case of a device according to the invention, it is more advantageous, however, if the accept material outlet has a pipe leading tangentially in the direction of rotation of the rotor, because then it can still be on 10
  • Optimal deposition results are achieved with the device according to the invention when the axis of its outer housing runs at least approximately horizontally - any deviation from the horizontal orientation leads to a deterioration in the deposition result either with regard to light dirt or with regard to heavy dirt.
  • the heavy dirt outlet is expediently arranged in such a way that it opens into the outer annular space from below.
  • Optimal separation of the suspension portion, which at least predominantly carries the heavy dirt, from the accept material results when the end of the partition facing the rotor is located in a region of the suspension flow where the vortex generated by the rotor still passes through the outer casing peripheral wall was not slowed down appreciably, but had been effective for so long that the heavy dirt particles had been sufficiently forced in the radial direction to the outer housing peripheral wall - in the axial flow direction behind the rotor, the vortex is increasingly braked by the stationary outer housing peripheral wall.
  • the dividing wall has such a radial distance from the outer housing peripheral wall and such an axial distance from the rotor that one of the latter produced adjacent to the outer housing peripheral wall and containing at least a substantial part of the heavy dirt due to centrifugal forces annular flow area with a rotational flow component with respect to the housing axis enters the outer annular space due to the axial flow through the device.
  • the device according to the invention in such a way that the inlet diameter of the light dirt outlet pipe at its end facing the rotor and the axial distance of the latter from the rotor are dimensioned such that an at least a substantial part of the The core area of the flow containing light dirt, concentric with the housing axis and containing the latter, enters the light dirt outlet pipe due to the axial flow through the device.
  • the device can be easily adapted to the fiber suspension to be processed with regard to the light dirt separation if this Dirt outlet forming outlet pipe in the outer housing of the device is held displaceably in the axial direction.
  • the rotor accelerates the fiber suspension flowing into the device as effectively as possible in the direction of rotation
  • the ratio of the rotor diameter to the diameter of the rotor-side end of the partition wall influences the efficiency of the heavy dirt separation, and it has been shown that the heavy dirt separation takes place particularly effectively when the outer diameter of the rotor is approximately as large or is slightly larger than or than the outer diameter of the rotor-side partition wall end.
  • the rotor is conical on its outflow end face.
  • the heavy dirt separation whereby the heavy dirt can be removed from the device under certain circumstances even at intervals. It is therefore advisable to provide the heavy dirt outlet with a valve. Especially if the outer annulus is long enough and has a not inconsiderable volume, it may be sufficient to open this valve only from time to time.
  • the device according to the invention In order to adapt the device according to the invention to the fiber suspension to be processed (in terms of its consistency, the amounts and proportions of heavy dirt and light dirt as well as the size of the dirt particles), it is also advisable to use a three-phase motor for the device drive, which has a adjustable frequency converter is operated so that the rotor speed can be changed in a simple manner by selecting the frequency.
  • a device according to the invention can be designed such that the dividing wall is designed to be conical to open at least in an axial section facing the rotor, and that the dividing wall has at least one opening for approximately at the end of the cone section remote from the rotor has a heavy dirt passage into the outer annular space.
  • the accepting material entering the inner annular space is then centrifuged again, because the cone section of the partition acts like a centric cleaner, in which a free vortex is formed, and heavy dirt particles pushed against the partition in the radial direction can over the opening, which is designed in particular as an annular gap, passes into the outer annular space, an effect which can be reinforced by the fact that the partition wall between the passage opening and the end on the outflow side widens again conically.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through the first embodiment of the device
  • Fig. 2 is an end view of the first embodiment, as seen in FIG. 1 from the left, and
  • FIGS. 1 and 2 The device shown in FIGS. 1 and 2 has a housing 10 of circular cylindrical design according to the invention with a peripheral wall designated as a whole as 12, which is divided into two sections 12a and 12b only for manufacturing and assembly reasons; Furthermore, the housing 10 has a first and a second end wall 14 or 16, the latter being provided with a passage opening 20 which is relatively large in relation to a device axis 18 and which has a cup-shaped, circular-cylindrical and device axis 18 Connects another coaxial housing, hereinafter referred to as outlet cup 22. The latter is fastened to the end wall 16 and, according to FIG. 1, is provided with an end wall 24 on the right.
  • outlet cup 22 another coaxial housing
  • a rotor 26 which can be driven in rotation about the device axis 18 and is arranged coaxially with the device axis, is held by a drive shaft 28, which is guided coaxially to the device axis 18, is guided through the end wall 14 and is driven by a three-phase motor 30 for the end wall 14 a bracket 32 is attached.
  • the rotor 26 has a rear end wall 36 fastened on the drive shaft 28, to which a circular cylindrical jacket 38 is fastened.
  • the latter carries a conical cap 40 which, together with the rotor jacket 38 and the end wall 36, encloses a sealed cavity.
  • a plurality of acceleration bars 44 are interchangeably attached, which either run parallel to the device axis 18 or are inclined so slightly that they accelerate the fiber suspension to be processed not only in the direction of rotation of the rotor, but also of the fiber suspension sion also force an axial flow component, which is directed from left to right according to FIG. 1.
  • An inlet pipe socket 50 which opens tangentially into the circumferential wall 12 of the housing 10 in the direction of rotation of the rotor serves to introduce the fiber suspension to be treated into the housing 10 and thus into the device, the inlet pipe socket 50 according to the invention being located at such a point on the housing peripheral wall 12 that the fiber suspension flowing into the device is immediately accelerated in the direction of rotation by the rotor 26; the inlet pipe socket 50 is preferably at the level of the left end region of the rotor shell 38 according to FIG. 1.
  • the end wall 16 carries a heavy dirt separator tube 54 which is concentric with the device axis 18 and which is formed by a partition 56 which is rotationally symmetrical with respect to the device axis 18.
  • This has an upstream circular section 56a and an outflow, frustoconical wall section 56b and, together with the housing peripheral wall 12, forms an outer annular space 58 which tapers from left to right in the region of the partition section 56b according to FIG. 1.
  • a light dirt outlet pipe 60 is held in the end wall 24 of the outlet pot 22 and is guided so as to be displaceable in its longitudinal direction, of course in such a way that the light dirt outlet pipe 60 passes through the end wall 24 in a sealed manner. It is designed to be rotationally symmetrical, arranged coaxially to the device axis 18 and strictly circular-cylindrical except for a conical inlet area 60a. To better hold the outlet pipe 60, it may be advisable to provide the end wall 16 with spoke-like and extending supports which lie in the passage opening 20 and hold a guide ring in which the light dirt outlet pipe 60 can be displaced is held.
  • the length of the circular The cylindrical part of the light dirt outlet tube 60 is dimensioned such that it can both be pushed forward into a front end position, which was shown in dash-dot lines in FIG. 1, and retracted into a rear position, which is shown on the right in FIG. 1 was also shown in dash-dotted lines.
  • the light dirt outlet pipe 60 ends at a relatively small axial distance from the rotor 26; this distance and the inflow diameter of the inlet area 60a must in any case be selected such that a sufficiently high percentage of the light dirt particles contained in the fiber suspension to be treated is due to the vortex generated by the rotor 26 in regions close to the axis of the interior of the housing 10 could be pushed and is detected by the light dirt outlet pipe 60. If this is ensured by a sufficient distance of the light dirt outlet pipe 60 from the rotor 26, it should not be advisable to further increase this axial distance of the outlet pipe 60 from the rotor 26.
  • the heavy dirt particles are centrifuged outwards, that is to say pushed into areas remote from the device axis 18; That part of the suspension flow which contains the outwardly centrifuged heavy dirt particles and has a helical flow course is now separated from the remaining fiber suspension fractions by the partition 56;
  • This heavy dirt rejects flows in the outer annular space 58 according to FIG. 1 from left to right and can be discharged continuously or at intervals from the device via a heavy dirt outlet pipe socket 66 provided with an adjustable valve 64. the; the heavy dirt outlet pipe socket 66 will best open tangentially into the housing peripheral wall 12 against the direction of rotation of the rotor 26, but it may also be sufficient if the pipe socket 66 opens radially into the housing peripheral wall 12 from below.
  • accept material which contains at least the predominant part of the usable fibers of the treated fiber suspension, but no or as little as possible heavy dirt and light dirt particles, flows in the inner annular space 70 between heavy dirt separator pipe 54 and light dirt 1 from left to right in the outlet pot 22, in the peripheral wall 23 of which an accept material outlet pipe neck 74 opens, again tangentially against the direction of rotation of the rotor 26.
  • the accept material outlet does not lead out of the device in the direction of the device axis 18, such a high axial flow rate of the accept material cannot develop that in the area in front of the upstream end of the light dirt outlet pipe 60 Larger quantities of light dirt particles from the Gu Material flow entrained and transported into the inner annulus 70.
  • the separate outlet pot 22 could easily be dispensed with if the housing peripheral wall 12 were extended beyond the right end of the outer annular space 58 according to FIG. 1 and with the good material outlet pipe socket 74 and an end wall corresponding to the end wall 24 would be provided. It also follows from FIG. 1 that all parts which are particularly susceptible to wear due to the heavy dirt particles contained in the fiber suspension to be treated can be easily replaced, namely the acceleration bars 44 of the rotor 26, the housing peripheral wall 12 and the heavy dirt separator tube 54.
  • the inclination of the acceleration bars 44 with respect to the direction of the device axis 18 could easily be made adjustable; one could also provide the cap 40 of the rotor 26 with elements driving the fiber suspension in the circumferential direction.
  • the three-phase motor 30 is operated via a frequency converter which can be adjusted with regard to its output frequency, so that the speed of the rotor 26 can be easily changed and adjusted, the power consumption of the device according to the invention can be minimized.
  • the same purpose is served by the possibility of being able to move the light dirt outlet pipe 60 in the axial direction in order to be able to adapt the position of the upstream end of the outlet pipe 60 to the forced vortices which are dependent on the rotor speed, whereby at the same time the separation of the Light dirt particles is optimized.
  • the axial distance of the upstream end of the light dirt outlet pipe 60 from the accept outlet, i. H. of the good material outlet pipe socket 74 should be chosen so large that the good material flow exiting the device can have no such repercussions on the flow in the area of the inlet of the light dirt outlet pipe that a significant number of light dirt particles from the Gutstoffström ⁇ flow is entrained into the inner annular space 70.
  • the device according to the invention can also have the following further features, not shown in the drawing:
  • the inside of the housing peripheral wall 12 can have a surface structure through which turbulence is generated in the fiber suspension to be treated in order to fluidize the fibrous material in the carrier liquid so that fine impurities are released from the fiber composite.
  • the device according to the invention shown in FIGS. 1 and 2 with a material density of the fiber suspension to be treated of approx. 1%, resulted in sand being removed extremely effectively as heavy dirt to be separated off - the degree of separation was up to 90%; the power consumption of the device was comparatively low - with a throughput of 3000 liters of fiber suspension per minute, the power consumption was only approx. 30 kW.
  • the device according to the invention can be operated in an extremely cost-saving manner, namely with an energy expenditure of only a good 20 kWh per ton of fiber suspension processed (taking into account the power of a pump feeding the suspension into the device) 11 kW for the example described in the previous paragraph). Furthermore, it could be shown that it is possible to work with a device according to the invention with material densities of up to approx. 2.5% if the demands on the degree of heavy dirt separation are not too high.
  • a particular advantage of the device according to the invention is that the amount of rejects produced is extremely small - both the rejects containing the heavy soiling and the rejects containing the light soiling are each only approx. 3% of the fiber suspension amount to be treated and fed to the device.
  • FIGS. 3 and 4 differs from the embodiment according to FIGS. 1 and 2 only in the design of the heavy dirt separator pipe, which is why only this is described.
  • the same reference numerals have been used in FIGS. 3 and 4 as in FIGS. 1 and 2.
  • the heavy dirt separating pipe, designated as a whole by 54 ', of the device shown in FIGS. 3 and 4 is in turn formed by a partition wall which is rotationally symmetrical with respect to the device axis 18, consisting of an upstream wall section 56a', a central wall section 56b 'and a downstream wall section 56c'.
  • the wall section 56a ' forms a cone which opens towards the rotor 26
  • the wall section 56b' represents a circular cylinder
  • the wall section 56c ' forms a cone which widens in the direction of the axial flow through the device in accordance with the conical wall section 56b of FIG Fig. 1 shown device.
  • the special feature of the device according to FIGS. 3 and 4 can now be seen in the following:
  • the fiber suspension to be treated which is almost accelerated by the rotor 26 to its circumferential speed, forms a free vortex in the first part of the heavy dirt separator tube 54 'consisting of the wall section 56a', which, thanks to the axial, from left to right according to FIG. 3 Directed flow component of the fiber suspension in the funnel formed by the wall section 56a 'leads to the same effect as in a Centricleaner described at the beginning. In this way, heavy dirt particles still contained in the material flow are centrifuged out, namely pressed against the inner wall of the wall section 56a '.
  • the outer diameter of the wall section 56b ' is now smaller than the inner diameter of the wall section 56a' at its downstream end, and because of the axial flow component of the accept material flowing through the separator tube 54 ', the heavy dirt particles centrifuged out in the cone formed by the wall section 56a' occur together with a small part of the fiber suspension from the annular gap 57 'into the outer annular space 58, while the portion of the material flow freed from these heavy dirt particles through the tube formed by the wall section 56b 1 into the widening cone formed by the wall section 56c' flows in and then reaches the outlet pot 22.
  • the wall section 56a 'can moreover, be held by, for example, three spoke-shaped supports, which are distributed over the circumference of the heavy dirt separator tube 54' and on the one hand are connected to the wall section 56a 'and on the other hand are connected to any part which is immediate or is indirectly rigidly connected to the housing 10, be it the peripheral wall 12 or, for example, the wall section 56b 'or the wall section 56c'.
  • a special feature of the device according to the invention can be seen in the fact that the outer annular space, i. H. for example, the annulus 58 in Figure 1, which forms a storage volume for heavy soiling; with appropriate training and arrangement of the light dirt outlet pipe, for. 1 of the tube 60 shown in FIG. 1, the device according to the invention also has a relatively large storage volume for light dirt.
  • the device can be provided with means by which the proportion of still usable fibers is reduced, which leave the device via the heavy dirt outlet.
  • the circumferential wall of the outer housing is provided with one or more openings for so-called sealing or rinsing water, preferably with several openings of this type distributed over the circumference of the outer housing.
  • These mouths or mouths are arranged in a region of the peripheral wall of the outer housing which lies in the region of the outer annular space, preferably somewhat closer at the heavy dirt outlet as at the rotor-side end of the partition delimiting the outer annular space (in FIG. 1, the partition 56).
  • the water that is fed in through this mouth or mouths is used to wash out useful fibers from the heavy dirt, and the at least near the mouth of the roughly radial flow of the water has a kind of retention effect for the specifically light fibers.

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Abstract

Gerät um Aufbereiten von insbesondere aus Altpapier gewonnenen Fasersuspensionen, welche von den brauchbaren Fasern der Suspension abzutrennende, gleichfalls suspendierte Partikel enthalten, deren spezifisches Gewicht sich deutlich von demjenigen der brauchbaren Fasern unterscheidet, mit einem im wesentlichen trommelartigen Aussengehäuse (10), welches im Bereich seines einen, anströmseitigen Endes einen bezüglich der Gehäuseachse im wesentlichen rotationssymmetrischen Körper (26) aufnimmt und mit einem Einlass (50) für die aufzubereitende Fasersuspension versehen ist sowie im Bereich seines anderen, abströmseitigen Endes ein stationäres, zur Gehäuseachse konzentrisches Auslassrohr (60) (Leichtschmutzanteil) für einen abzutrennende und spezifisch leichte Partikel enthaltenden ersten Suspensionsteil (Leichtschmutzauslass) aufnimmt und mit einem Gutstoffauslass (74) für einen im wesentlichen brauchbare Fasern enthaltenden zweiten Suspensionsteil (Gutstoff) versehen ist, und mit einem Drehantrieb zur Erzeugung einer bezüglich der Gehäuseachse (18) rotatorischen Strömungskomponente in dem Ringraum zwischen Außengehäuse (10) und rotationssymmetrischem Körper (26); zum Abscheiden auch von Schwerschmutz, vor allem aber zur Reduzierung der durch Verschleiss verursachten Kosten wird ein solches Gerät so ausgebildet, dass das Aussengehäuse sowie der Gutstoffauslass stationär sind und der rotationssymmetrische Körper als um die Gehäuseachse rotationssymmetrische Trennwand (56) vorgesehen ist, welche zusammen mit der Umfangswand des Aussengehäuses einen in Richtung auf den Rotor stirnseitig offenen und in entgegensetzter Richtung geschlossenen äusseren Ringraum (58) bildet, der in axialem Abstand von seiner offenen Stirnseite mit einem Auslass (66) (Schwerschmutzauslass) für einen abzutrennende und spezifisch schwere Partikel enthaltenden dritten Suspensionsteil (Schwerschmutzanteil) versehen ist, und dass der Gutstoffauslass (74) mit dem abströmseitigen Ende eines zwischen Trennwand und Leichtschmutz-Auslassrohr befindlichen inneren Ringraumes (70) kommuniziert.

Description

Gerät zum Aufbereiten von für die Papier- bzw. Pappeproduktion vorgesehenen Fasersuspensionen
Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Aufbereiten von für die Papier- oder Pappeproduktion vorgesehenen und insbesondere aus Altpapier gewonnenen Fasersuspensionen, welche von den brauchbaren Fasern der Suspension abzutrennende Partikel ent¬ halten, deren spezifisches Gewicht sich deutlich vom demjeni¬ gen der brauchbaren Fasern unterscheidet.
Im Zuge der Aufbereitung des für die Papier- oder Pappepro¬ duktion vorgesehenen Faserstoffs wird die durch Auflösen des Fasermaterials gewonnene Fasersuspension zunächst von groben Verunreinigungen, wie z. B. Drähten, Schnüren, Kunststoff- folienteilen und dergleichen, befreit, und zwar mit Hilfe eines Sortiergerätes, dessen Sieböffnungen beispielsweise einen Durchmesser von 7 mm aufweisen; diese Grobsortierung erfolgt im sogenannten Dickstoffbereich, d. h. bei einer Stoffdichte von ca. 4 % (Feststoffanteil der Fasersuspen¬ sion). An diese Grobsortierung schließt sich eine Vorsor¬ tierung an, um die Fasersuspension von grobem Schwerschmutz (spezifisch schwere Verunreinigungen) zu befreien, z. B. von Steinen, größeren Glassplittern und Metallklammern, aber auch von grobem Leichtschmutz (spezifisch leichte Verunreinigun¬ gen), wie spezifisch leichte Kunststoffteilchen und verhält¬ nismäßig große Faserzusammenballungen (Stippen) . Diese Vor¬ sortierung erfolgt in der Regel gleichfalls im sogenannten Dickstoffbereich, wobei mit Sortiergeräten gearbeitet wird, deren Sieböffnungen einen Durchmesser z. B. von 1,2 bis 2,5 mm aufweisen. Nach Durchführung der in zwei Stufen erfolgenden Grob- und Vorsortierung erfolgt bislang üblicherweise eine Feinsortie¬ rung mit Sortiergeräten, deren Sortieröffnungen schlitzförmig sind und eine Schlitzweite bis herab zu 0,1 mm haben. Früher wurde dabei im sogenannten Dünnstoffbereich (Stoffdichte kleiner 2 %) gearbeitet, um störungsfrei bei Schlitzweiten von 0,35 bis 0,2 mm arbeiten zu können, neuere Entwicklungen erlauben es jedoch, die Feinsortierung im Dickstoffbereich bei ca. 4 % Stoffdichte durchzuführen, und zwar mit feinsten Schlitzen. Das Arbeiten im Dickstoffbereich bringt zwar ein erhebliches Energieeinsparungspotential mit sich (bezogen auf die Fasermenge müssen geringere Suspensionsmengen verarbeitet werden) , für die Herstellung vieler Papiersorten reicht eine Feinsortierung im Dickstoffbereich jedoch nicht aus; so lassen sich insbesondere feine, spezifisch schwere Verunrei¬ nigungen, wie Sand, feine Glassplitter und dergleichen, beim Arbeiten im Dickstoffbereich nicht ausscheiden, für die Ab¬ scheidung derartiger Verunreinigungen geeignete, auf dem Markt verfügbare Geräte machen es vielmehr erforderlich, bei Stoffdichten unter 2 % zu arbeiten.
Um Sand und anderen feinen Schwerschmutz auszuscheiden, wer¬ den heute sogenannte Cleaner eingesetzt, und zwar in Cleaneranlagen, welche mehrere aufeinanderfolgende Stufen umfassen, deren jede einen solchen Cleaner besitzt.
Die bekannten sogenannten Centricleaner arbeiten strömungs- technisch nach dem Prinzip des freien Wirbels; in einem kegelförmigen Gefäß, welches sich nach unten verjüngt, wird die von feinem Schwerschmutz zu befreiende Fasersuspension dadurch in Rotation versetzt, daß sie unter hohem Druck und damit mit hoher Geschwindigkeit oben tangential in das Cleanergehäuse eingeführt wird, so daß ein freier Wirbel ent¬ steht, in dem die Fasersuspension schraubenlinienförmig nach unten strömt; dabei nehmen Tangential- und Winkelgeschwin¬ digkeit entsprechend dem immer kleiner werdenden Gehäuse¬ durchmesser immer mehr zu, ebenso die auf die spezifisch schweren Schmutzpartikelchen einwirkenden Zentrifugalkräfte. Der dadurch an die Umfangswand des Cleaners sowie in diesem nach unten beförderte Schwerschmutz wird durch eine zentrale Öffnung am unteren Ende des Cleanergehäuses ausgeschieden, während im Wirbelkern der die brauchbaren Fasern enthaltende Suspensionsteil (Gutstoff) nach oben steigt und das Cleaner¬ gehäuse oben verläßt, und zwar durch ein Gutstoff-Auslaßrohr, welches in der Gehäuseachse von oben in das Cleanergehäuse hineinragt und so den im Wirbelkern aufsteigenden Gutstoff von der in den Cleaner eintretenden, zu behandelnden Faser¬ suspension trennt. Aufgrund der vorstehend geschilderten Funktionsweise benötigen Cleaneranlagen viel Energie (hohe Pumpenleistungen zur Erzeugung der erforderlichen hohen Druckdifferenzen); außerdem dürfen Cleaner nicht zu groß gebaut werden, weil sie sonst nicht mehr wirkungsvoll ab¬ scheiden, d. h. ein solcher Cleaner kann pro Zeiteinheit nur eine verhältnismäßig kleine Suspensionsmenge verarbeiten. Außerdem führen die hohen Rotationsgeschwindigkeiten zu einem erheblichen Verschleiß an der Umfangswand des Cleanergehäu¬ ses, und die sogenannte Spuckstoffmenge (mit dem abgeschiede¬ nen Schwerschmutz ausgeschiedener Suspensionsanteil) liegt bei ca. 5 %.
Da sich mit einem normalen Centricleaner nur Schwerschmutz abscheiden läßt, sind für die Abscheidung spezifisch leichter Verunreinigungen (Leichtschmutz) Cleanergeräte erforderlich, bei denen es sich um sogenannte Entgasungscleaner oder um reine Leichtschmutzcleaner handeln kann. Auch diese Cleaner arbeiten strömungstechnisch nach dem Prinzip des freien Wir¬ bels, sie haben ein aufrechtstehendes, kegelförmiges, sich nach unten verjüngendes Cleanergehäuse, die zu behandelnde Fasersuspension strömt oben tangential und unter hohem Druck bzw. mit hoher Geschwindigkeit in den Cleaner ein, im Wirbel¬ kern, d. h. in der Gehäuseachse nach oben steigender Leicht¬ schmutz (und gegebenenfalls Luft) wird über ein zentrales, axiales Leichtschmutz-Auslaßrohr abgeführt, und der Gutstoff wird über ein Gutstoff-Auslaßrohr größeren Durchmessers abge¬ führt, welches das Leichtschmutz-Auslaßrohr umgibt und gleichfalls von oben in das Cleanergehäuse hineinragt.
Auch diese für die Abscheidung von Leichtschmutz herangezoge¬ nen Cleaner haben einen erheblichen Energiebedarf (Pumpenleistung), können nur verhältnismäßig geringe Suspen¬ sionsmengen verarbeiten und führen zu großen Spuckstoffmengen (zusammen mit dem Leichtschmutz austretender Suspensionsan¬ teil) von bis zu 20 %; hohe Spuckstoffanteile erhöhen aber entweder die Verlustmenge an noch brauchbaren Fasern oder den Energiebedarf (wegen der Notwendigkeit einer weiteren Behand¬ lung des Spuckstoffs zwecks Rückgewinnung der brauchbaren Fasern).
Der Erfindung lag nun die Aufgabe zugrunde, ein im Hinblick auf Verschleißprobleme und Energiebedarf möglichst günstiges Gerät zum Aufbereiten von insbesondere aus Altpapier gewonne¬ nen Fasersuspensionen zu schaffen, mit dem sich aus der Fasersuspension Partikel, deren spezifisches Gewicht sich deutlich von demjenigen der brauchbaren Fasern unterscheidet, wirkungsvoll ausscheiden lassen. Für den letztgenannten Zweck sind schon Geräte bekanntge¬ worden, welche strömungstechnisch nach dem Prinzip eines erzwungenen Wirbels arbeiten. Ein solches Gerät bietet die Firma E. & M. Lamort, F-51302 Vitry-Le-Francois, unter der Bezeichnung GYROCLEAN Typ GYS an. Dieses Gerät hat ein trom¬ melartiges Außengehäuse in Form eines mit Stirnwänden verse¬ henen hohlen Kreiszylinders mit horizontal verlaufender Ge¬ häuseachse, welches durch einen Drehantrieb um seine Achse in Rotation versetzt wird. Über ein mit der Gehäuseachse koaxia¬ les Einlaßrohr an der einen Gehäusestirnseite wird die zu be¬ handelnde Fasersuspension in axialer Richtung in das Außenge¬ häuse eingeleitet; letzteres nimmt im Bereich seines ein- strömseitigen Endes einen stationären, bezüglich der Gehäuse¬ achse rotationssymmetrischen Körper auf, durch den die ein¬ strömende Fasersuspension zur Umfangswand des Außengehäuses umgelenkt wird. Da das letztere rotiert, wird so in dem Ringraum zwischen dem stationären rotationssymmetrischen Körper und der Umfangswand des Außengehäuses in der ein¬ strömenden Fasersuspension ein Wirbel erzwungen, so daß sich im Wirbelkern stromabwärts des stationären rotationssymmetri- schen Körpers der Leichtschmutz ansammelt. Am anderen Stirnende des rotierenden Außengehäuses ragt in dieses ein mit der Gehäuseachse koaxiales Spuckstoff-Auslaßrohr hinein, über welches der Leichtschmutz-haltige Spuckstoff das Gerät verläßt. An diesem abströmseitigen Stirnende ist das rotie¬ rende Außengehäuse ferner mit einem zur Gehäuseachse koaxia¬ len Gutstoff-Auslaßrohrstutzen versehen, welcher das Spuck¬ stoff-Auslaßrohr umgibt und einen deutlich größeren Durchmes¬ ser als das letztere besitzt; über diesen Auslaßrohrstutzen soll der im wesentlichen nur brauchbare Fasern enthaltende Suspensionsanteil das Gerät verlassen. Dieses bekannte Gerät hat zwar den Vorteil, daß die zu behan¬ delnde Fasersuspension dem Gerät mit wesentlich geringerem Druck zugeführt werden muß als bei einem Gerät, welches nach dem Prinzip des freien Wirbels arbeitet, es hat aber auch eine Reihe von Nachteilen: Eine Abscheidung von Schwerschmutz ist nicht vorgesehen, es werden mehrere Gleitdichtungen benö¬ tigt, die einen erheblichen Durchmesser aufweisen, nämlich am Einlaßrohr für die zu behandelnde Fasersuspension und am Gut¬ stoff-Auslaßrohrstutzen, und infolgedessen wegen der hohen Relativgeschwindigkeiten zwischen stationärem Dichtungsring und rotierendem Dichtungsring einem hohen Verschleiß unter¬ worfen sind, und die abrasiv wirkenden Schwerschmutz-Partikel führen zu einem erheblichen Verschleiß nicht nur an dem ein- strömseitig vorgesehenen stationären, rotationssymmetrischen Körper, sondern auch am einströmseitigen Endbereich des Außengehäuses, durch dessen Rotation der Wirbel erzwungen wird, da dort die Fasersuspension in Rotationsrichtung be¬ schleunigt werden muß und infolgedessen eine erhebliche rota- torische Relativgeschwindigkeit zwischen zu beschleunigender Fasersuspension und Außengehäuse nicht vermieden werden kann. Zum Energiebedarf dieses Geräts kommt noch derjenige eines Centricleaners hinzu, mit dem Schwerschmutz von der Faser¬ suspension abgetrennt wird.
Den zuletzt erwähnten Mangel besitzt zwar ein ähnliches Gerät der Firma LAMORT nicht, welches aus der EP-0359 682-B1 be¬ kanntgeworden ist, da sich mit diesem sowohl Leichtschmutz, als auch Schwerschmutz abscheiden lassen sollen, alle übrigen Nachteile müssen aber auch bei diesem anderen Gerät in Kauf genommen werden, da es sich von dem Gerät GYROCLEAN Typ GYS nur dadurch unterscheidet, daß an die Stelle des stationären, rotationssymmetrischen Körpers des letztgenannten Geräts ein gleichfalls um die Achse des Außengehäuses rotierender Körper tritt, welcher ungefähr die Gestalt zweier axial aufeinander¬ folgender Kegelstümpfe mit einer mittleren Einschnürung hat, in deren Bereich ein Suspensionsanteil, welcher den Leicht¬ schmutz enthalten soll, über einen radial orientierten Kanal abgezogen wird, der in ein zur Achse des Außengehäuses koaxiales Leichtschmutz-Auslaßrohr mündet; der am abström¬ seitigen Geräteende vorgesehene Gutstoff-Auslaßrohrstutzen wird von einem gleichfalls zusammen mit dem Außengehäuse rotierenden Schwerschmutz-Auslaßrohrstutzen umfaßt, so daß am abströmseitigen Ende des sich aus der EP-0 359 682-B1 erge¬ benden Gerätes sogar drei in hohem Maße verschleißanfällige Gleitdichtungen benötigt werden, nämlich am Schwerschmutz- Auslaßrohrstutzen, am Gutstoff-Auslaßrohrstutzen und zwischen dem letzteren und dem Leichtschmutz-Auslaßrohr.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird von einem Gerät mit einem im wesentlichen trommelartigen Außengehäuse ausge¬ gangen, weichletzteres im Bereich seines einen, anströmsei- tigen Endes einen bezüglich der Gehäuseachse im wesentlichen rotationssymmetrischen Körper aufnimmt und mit einem Einlaß für die aufzubereitende Fasersuspension versehen ist sowie im Bereich seines anderen, abströmseitigen Endes ein stationä¬ res, zur Gehäuseachse konzentrisches Auslaßrohr (Leichtschmutzauslaß) für einen abzutrennenden und spezifisch leichte Partikel enthaltenden ersten Suspensionsteil (Leichtschmutzanteil) aufnimmt und mit einem Gutstoffauslaß für einen im wesentlichen brauchbare Fasern enthaltenden zweiten Suspensionsteil (Gutstoff) versehen ist, wobei ein Drehantrieb zur Erzeugung einer bezüglich der Gehäuseachse rotatorischen Strömungskomponente in dem Ringraum zwischen Außengehäuse und rotationssyπunetrischem Körper vorgesehen ist; erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, ein solches Gerät so zu gestalten, daß das Außengehäuse sowie der Gutstoffauslaß stationär sind und der rotationssymmetrische Körper als um die Gehäuseachse drehantreibbarer Rotor ausgebildet ist, daß eine zur Gehäuseachse rotationssymmetrische Trennwand vorge¬ sehen ist, welche zusammen mit der Umfangswand des Außenge¬ häuses einen in Richtung auf den Rotor stirnseitig offenen und in entgegengesetzter Richtung geschlossenen äußeren Ringraum bildet, der in axialem Abstand von seiner offenen Stirnseite mit einem Auslaß (Schwerschmutz-Auslaß) für einen abzutrennende und spezifisch schwere Partikel enthaltenden dritten Suspensionsteil (Schwerschmutzanteil) versehen ist, und daß der Gutstoffauslaß mit dem abströmseitigen Ende eines zwischen Trennwand und Leichtschmutz-Auslaßrohr befindlichen inneren Ringraumes kommuniziert.
Ein erfindungsgemäßes Gerät erlaubt nicht nur die Abscheidung sowohl von Leichtschmutz, als auch von Schwerschmutz und macht infolgedessen ein weiteres Gerät, wie einen Centri- cleaner, zur Abscheidung von Schwerschmutz überflüssig, was zur Minimierung des Energiebedarfs beiträgt, sondern es muß nur ein einziges Element mit verhältnismäßig kleinem Durch¬ messer, nämlich eine Rotor-Antriebswelle, abgedichtet werden, so daß sich einem hochgradigen Verschleiß unterworfene Dich¬ tungen vermeiden lassen. Schließlich läßt sich ein erfin¬ dungsgemäßes Gerät ohne weiteres so gestalten, daß einem Ver¬ schleiß infolge einer abrasiven Wirkung von Schwerschmutzpar¬ tikeln unterworfene Bauteile einfach und kostengünstig ausge¬ tauscht werden können, nämlich ein die Außenumfangswand des Außengehäuses bildender Gehäusemantel, ein den Rotorumfang bildendes Rotorbauteil sowie die der Trennung von Gutstoff und Schwerschmutzanteil dienende Trennwand. Auch läßt sich das erfindungsgemäße Gerät bezüglich einer effizienten Ab¬ scheidung von Leichtschmutz und Schwerschmutz viel leichter an die zu verarbeitende Fasersuspension anpassen als das Gerät nach der EP-0 359 682-B1, weil sich Durchmesser und axiale Länge sowohl des Leichtschmutz-Auslaßrohres, als auch der Trennwand ohne weiteres variieren lassen, ganz abgesehen davon, daß die Effizienz der Leichtschmutzabscheidung bei dem sich aus der EP-0 359 682-B1 ergebenden bekannten Gerät be¬ zweifelt werden muß, denn dort muß der den Leichtschmutz ent¬ haltende Suspensionsteil zweimal um 90° umgelenkt werden, um in die radial ausgerichtete Rotorbohrung und in das axial ausgerichtete Leichtschmutz-Auslaßrohr einzutreten.
Bei den vorstehend geschilderten bekannten Geräten, welche mit einem erzwungenen Wirbel arbeiten, tritt die zu verarbei¬ tende Fasersuspension notwendigerweise zentral und in axialer Richtung in das Gerät ein; dies ist zwar grundsätzlich auch bei dem erfindungsgemäßen Gerät möglich (die Fasersuspension könnte z. B. über eine hohle Antriebswelle des Rotors in das Gerät eingeleitet werden), bevorzugt werden aber Ausführungs¬ formen, bei denen der Einlaß für die aufzubereitende Faser¬ suspension als in Rotor-Drehrichtung tangential in das Außen¬ gehäuse einmündendes Rohr ausgebildet ist, denn dann führt schon die Einströmgeschwindigkeit der Fasersuspension zu einer Umlaufgeschwindigkeit um die Gehäuseachse, während bei den in Rede stehenden bekannten Geräten deren Drehantrieb die ganze Beschleunigungsleistung aufbringen muß.
Bei den in Rede stehenden bekannten Geräten ist auch der Gut¬ stoffauslaß axial orientiert und zur Gehäuseachse koaxial an¬ geordnet, weshalb der Gutstoff vor dem Geräteaustritt ge¬ zwungenermaßen in Richtung auf die Gehäuseachse umgelenkt werden muß. Dieses Strömungsprinzip wäre zwar auch bei einem erfindungsgemäßen Gerät möglich, vorteilhafter ist es jedoch, wenn der Gutstoffauslaß ein in Rotordrehrichtung tangential wegführendes Rohr aufweist, denn dann kann der auch noch am 10
abströmseitigen Geräteende eine gewisse Umlaufgeschwindigkeit aufweisende Gutstoff ungehindert in den Gutstoffauslaß ein¬ treten. Entsprechendes gilt für den den Schwerschmutz enthal¬ tenden Suspensionsanteil, weshalb sich bevorzugte Ausfüh¬ rungsformen des erfindungsgemäßen Gerätes dadurch auszeich¬ nen, daß der Schwerschmutzauslaß in Rotordrehrichtung tangen¬ tial vom äußeren Ringraum wegführt.
Optimale Abscheidungsergebnisse erzielt man mit dem erfin¬ dungsgemäßen Gerät dann, wenn die Achse seines Außengehäuses zumindest ungefähr horizontal verläuft - jede Abweichung von der horizontalen Orientierung führt zu einer Verschlechterung des Abscheideergebnisses entweder bezüglich des Leichtschmut¬ zes, oder bezüglich des Schwerschmutzes.
Da der Schwerschmutz dazu neigt, unter dem Einfluß der Schwerkraft nach unten zu sinken, wird bei einem erfindungs¬ gemäßen Gerät mit zumindest ungefähr horizontal verlaufender Gehäuseachse der Schwerschmutzauslaß zweckmäßigerweise so an¬ geordnet, daß er von unten in den äußeren Ringraum mündet.
Eine optimale Abtrennung des den Schwerschmutz zumindest überwiegend mitführenden Suspensionsanteils vom Gutstoff er¬ gibt sich dann, wenn das dem Rotor zugewandte Ende der Trenn¬ wand sich in einem Bereich der Suspensionsströmung befindet, wo der vom Rotor erzeugte Wirbel durch die Außengehäuse-Um¬ fangswand noch nicht nennenswert abgebremst wurde, jedoch schon so lange wirksam war, daß die Schwerschmutzpartikel hinreichend in radialer Richtung zur Außengehäuse-Umfangswand gedrängt worden sind - in axialer Strömungsrichtung hinter dem Rotor wird der Wirbel durch die stillstehende Außenge¬ häuse-Umfangswand immer mehr abgebremst. Deshalb wird empfoh¬ len, das erfindungsgemäße Gerät so auszubilden, daß die Trennwand an ihrem dem Rotor zugewandten Ende einen solchen radialen Abstand von der Außengehäuse-Umfangswand sowie einen solchen axialen Abstand vom Rotor aufweist, daß ein von letz¬ terem der Außengehäuse-Umfangswand benachbart erzeugter, auf¬ grund von Zentrifugalkräften mindestens einen wesentlichen Teil des Schwerschmutzes enthaltender ringförmiger Strömungs¬ bereich mit bezüglich der Gehäuseachse rotatorischer Strö¬ mungskomponente aufgrund der axialen Durchströmung des Geräts in den äußeren Ringraum eintritt.
Entsprechendes gilt für das Abziehen des zumindest einen we¬ sentlichen Teil des Leichtschmutzes enthaltenden Suspensions¬ anteils - der vom Rotor erzwungene Wirbel bewirkt ja, daß der Leichtschmutz in Richtung auf die Gehäuseachse gedrängt wird. Infolgedessen empfiehlt es sich, das erfindungsgemäße Gerät so zu gestalten, daß der Einlaßdurchmesser des Leicht¬ schmutzauslaßrohres an dessen dem Rotor zugewandten Ende sowie der axiale Abstand des letzteren vom Rotor so bemessen sind, daß ein von letzterem erzeugter, mindestens einen we¬ sentlichen Teil des Leichtschmutzes enthaltender, zur Ge¬ häuseachse konzentrischer und letztere enthaltender Kernbe¬ reich der Strömung aufgrund der axialen Durchströmung des Geräts in das Leichtschmutz-Auslaßrohr eintritt.
Sobald der vom Rotor erzwungene Wirbel in axialer Richtung des Gerätes schwächer wird, besteht zunehmend die Gefahr, daß im Bereich der Geräteachse konzentrierter Leichtschmutz wie¬ der in den Gutstoffström gelangt. Da bei einem erfindungsge¬ mäßen Gerät sowohl das Außengehäuse, als auch das Leicht¬ schmutz-Auslaßrohr stillstehen, läßt sich das Gerät bezüglich der Leichtschmutz-Abscheidung dann problemlos an die zu ver¬ arbeitende Fasersuspension anpassen, wenn das den Leicht- schmutzauslaß bildende Auslaßrohr im Geräteaußengehäuse in axialer Richtung verschiebbar gehalten ist.
Damit der Rotor die in das Gerät einströmende FaserSuspension möglichst wirksam in Umlaufrichtung beschleunigt, ist es zweckmäßig, den Rotor an seinem Außenumfang mit die Suspen¬ sion in Rotationsrichtung beschleunigenden Erhebungen zu ver¬ sehen, bei denen es sich am besten um auswechselbare Leisten handelt, damit verschlissene Beschleunigungselemente ohne weiteres ausgetauscht werden können. Werden diese Leisten nicht parallel zur Gehäuseachse angeordnet, sondern gegenüber der letzteren etwas geneigt, läßt sich mit dieser Neigung auch die axiale Durchströmungsgeschwindigkeit beeinflussen, was unter Umständen von Vorteil sein kann.
Wie sich aus den vorstehenden Erläuterungen ergibt, beein¬ flußt das Verhältnis von Rotordurchmesser zu Durchmesser des rotorseitigen Endes der Trennwand den Wirkungsgrad der Schwerschmutzabscheidung, und es hat sich gezeigt, daß die Schwerschmutzabscheidung dann besonders wirksam erfolgt, wenn der Außendurchmesser des Rotors ungefähr so groß oder etwas größer ist wie bzw. als der Außendurchmesser des rotorseiti- gen Trennwandendes.
Damit die Strömung am abströmseitigen Ende des Rotors nicht abreißt und der Leichtschmutz wirksam in Richtung auf die Gehäuseachse abgedrängt wird, ist es von Vorteil, wenn der Rotor an seiner abströmseitigen Stirnseite kegelförmig ausge¬ bildet ist.
Hohe axiale Strömungsgeschwindigkeiten des zumindest wesent¬ liche Teile des Leichtschmutzes mit sich führenden Teiles der FaserSuspension bringen das Risiko mit sich, daß von diesem Suspensionsanteil auch nennenswerte Mengen noch brauchbarer Fasern mitgerissen werden; deshalb wird empfohlen, für einen Drosseleffekt im Leichtschmutzauslaß zu sorgen, was sich am einfachsten dadurch erreichen läßt, daß man den Leicht¬ schmutzauslaß mit einem Ventil versieht, welches natürlich in einer Rohrleitung stromabwärts des eigentlichen Gerätes ange¬ ordnet werden kann. Wenn dieses Ventil so gestaltet ist, daß sich sein Durchlaßquerschnitt einstellen läßt, kann das Gerät auch in dieser Hinsicht an die zu verarbeitende Fasersuspen¬ sion angepaßt werden.
Entsprechendes gilt für die Schwerschmutzabscheidung, wobei das Abführen des Schwerschmutzes aus dem Gerät unter Umstän¬ den sogar in Intervallen erfolgen kann. Es empfiehlt sich deshalb, den Schwerschmutzauslaß mit einem Ventil zu verse¬ hen. Vor allem dann, wenn der äußere Ringraum hinreichend lang ist und ein nicht unbeträchtliches Volumen hat, kann es völlig ausreichend sein, dieses Ventil nur von Zeit zu Zeit zu öffnen.
Zwecks Anpassung des erfindungsgemäßen Geräts an die zu ver¬ arbeitende Fasersuspension (an deren Stoffdichte, die Mengen und Mengenverhältnisse von Schwerschmutz und Leichtschmutz sowie die Größe der Schmutzpartikel) empfiehlt es sich des weiteren, für den Geräteantrieb einen Drehstrommotor zu ver¬ wenden, welcher über einen einstellbaren Frequenzwandler be¬ trieben wird, so daß durch Wahl der Frequenz die Rotordreh¬ zahl in einfacher Weise verändert werden kann.
Unter Umständen kann es zweckmäßig sein, wenn das erfindungs¬ gemäße Gerät nicht nur nach dem Prinzip eines erzwungenen Wirbels arbeitet, sondern zusätzlich auch noch nach dem Prin¬ zip eines freien Wirbels, so daß das Gerät hinsichtlich der Schwerschmutzabscheidung auch noch ähnlich wie ein eingangs beschriebener Centricleaner arbeitet. Zu diesem Zweck läßt sich ein erfindungsgemäßes Gerät so ausbilden, daß die Trenn¬ wand mindestens in einem dem Rotor zugewandten axialen Ab¬ schnitt sich dem Rotor zu öffnend konisch gestaltet ist und daß die Trennwand ungefähr am rotorfernen Ende des Konusab¬ schnittes wenigstens eine Öffnung für einen Schwerschmutz- durchtritt in den äußeren Ringraum aufweist. Dann wird näm¬ lich auch der in den inneren Ringraum eintretende Gutstoff noch einmal zentrifugiert, weil der Konusabschnitt der Trenn¬ wand wie ein Centricleaner wirkt, in dem sich ein freier Wir¬ bel ausbildet, und in radialer Richtung gegen die Trennwand gedrängte Schwerschmutzpartikel können über die insbesondere als Ringspalt gestaltete Öffnung in den äußeren Ringraum übertreten, ein Effekt, welcher sich noch dadurch verstärken läßt, daß sich die Trennwand zwischen Durchtrittsöffnung und abströmseitigem Ende wieder konisch erweitert.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung er¬ geben sich aus den beigefügten Ansprüchen und/oder aus der nachfolgenden Beschreibung sowie der beigefügten zeichneri¬ schen Darstellung zweier besonders vorteilhafter Ausführungs¬ formen des erfindungsgemäßen Geräts; in der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch die erste Ausfüh¬ rungsform des Geräts;
Fig. 2 eine Stirnansicht der ersten Ausführungsform, gemäß Fig. 1 von links gesehen, und
Figuren 3 und 4 den Figuren 1 und 2 entsprechende Darstel¬ lungen der zweiten Ausführungsform. Das in den Figuren 1 und 2 dargestellte Gerät hat ein erfin¬ dungsgemäß kreiszylindrisch gestaltetes Gehäuse 10 mit einer als Ganzes mit 12 bezeichneten Umfangswand, welche nur aus Herstellungs- und Montagegründen in zwei Sektionen 12a und 12b unterteilt ist; des weiteren besitzt das Gehäuse 10 eine erste und eine zweite Stirnwand 14 bzw. 16, wobei die letz¬ tere mit einer zu einer Geräteachse 18 konzentrischen Durch¬ trittsöffnung 20 verhältnismäßig großen Durchmessers versehen ist, an die sich ein topfförmiges, kreiszylindrisches und zur Geräteachse 18 koaxiales weiteres Gehäuse anschließt, im fol¬ genden als Auslaßtopf 22 bezeichnet. Der letztere ist an der Stirnwand 16 befestigt und gemäß Fig. 1 rechts mit einer Stirnwand 24 versehen.
Ein um die Geräteachse 18 rotierend antreibbarer und zur Ge¬ räteachse koaxial angeordneter Rotor 26 wird von einer An¬ triebswelle 28 gehalten, welche koaxial zur Geräteachse 18 abgedichtet durch die Stirnwand 14 hindurchgeführt ist und von einem Drehstrommotor 30 angetrieben wird, für den an der Stirnwand 14 eine Halterung 32 befestigt ist. Der Rotor 26 hat eine auf der Antriebswelle 28 befestigte hintere Stirn¬ wand 36, an der ein kreiszylindrischer Mantel 38 befestigt ist. Letzterer trägt eine kegelförmige Kappe 40, die zusammen mit dem Rotormantel 38 und der Stirnwand 36 einen abgedichte¬ ten Hohlraum umschließt. Über den Umfang des Rotormantels 38 verteilt sind an diesem mehrere Beschleunigungsleisten 44 auswechselbar befestigt, welche entweder parallel zur Geräte¬ achse 18 oder gegenüber dieser so leicht geneigt verlaufen, daß sie die zu verarbeitende Fasersuspension nicht nur in Rotor-Umlaufrichtung beschleunigen, sondern der FaserSuspen¬ sion auch eine axiale Strömungskomponente aufzwingen, welche gemäß Fig. 1 von links nach rechts gerichtet ist. Ein in Drehrichtung des Rotors 26 in die Umfangswand 12 des Gehäuses 10 tangential einmündender Einlaßrohrstutzen 50 dient dem Einleiten der zu behandelnden Fasersuspension in das Gehäuse 10 und damit in das Gerät, wobei sich der Einla߬ rohrstutzen 50 erfindungsgemäß an einer solchen Stelle der Gehäuseumfangswand 12 befindet, daß die in das Gerät einströ¬ mende Fasersuspension durch den Rotor 26 sofort in Umlauf¬ richtung beschleunigt wird; bevorzugt liegt der Einlaßrohr¬ stutzen 50 auf der Höhe des gemäß Fig. 1 linken Endbereichs des Rotormantels 38.
Die Stirnwand 16 trägt ein zur Geräteachse 18 konzentrisches Schwerschmutz-Abscheiderohr 54, welches von einer bezüglich der Geräteachse 18 rotationssymmetrischen Trennwand 56 gebil¬ det wird. Diese besitzt einen anströmseitigen kreiszylindri¬ schen Abschnitt 56a sowie einen abströmseitigen, kegel¬ stumpfförmigen Wandabschnitt 56b und bildet zusammen mit der Gehäuseumfangswand 12 einen äußeren Ringraum 58, welcher sich im Bereich des Trennwandabschnitts 56b gemäß Fig. 1 von links nach rechts verjüngt.
In der Stirnwand 24 des Auslaßtopfes 22 ist ein Leicht¬ schmutz-Auslaßrohr 60 gehalten und in seiner Längsrichtung verschiebbar geführt, und zwar natürlich so, daß das Leicht¬ schmutz-Auslaßrohr 60 abgedichtet durch die Stirnwand 24 hin¬ durchtritt. Es ist rotationssymmetrisch gestaltet, koaxial zur Geräteachse 18 angeordnet und bis auf einen konischen Einlaufbereich 60a streng kreiszylindrisch. Zur besseren Hal¬ terung des Auslaßrohres 60 kann es sich empfehlen, die Stirn¬ wand 16 mit speichenartig gestalteten und verlaufenden Stüt¬ zen zu versehen, welche in der Durchtrittsöffnung 20 liegen und einen Führungsring halten, in dem das Leichtschmutz-Aus¬ laßrohr 60 verschiebbar gehalten ist. Die Länge des kreis- zylindrischen Teils des Leichtschmutzauslaßrohres 60 ist so bemessen, daß es sowohl in eine vordere Endstellung vorge¬ schoben werden kann, welche in Fig. 1 links strichpunktiert dargestellt wurde, als auch in eine hintere Position zurück¬ gezogen werden kann, welche in Fig. 1 rechts gleichfalls strichpunktiert dargestellt wurde. In seiner vorderen End¬ position endet das Leichtschmutz-Auslaßrohr 60 in verhältnis¬ mäßig geringem axialen Abstand vom Rotor 26; dieser Abstand sowie der Einströmdurchmesser des Einlaufbereichs 60a müssen jedenfalls so gewählt werden, daß ein hinreichend hoher Pro¬ zentsatz der in der zu behandelnden Fasersuspension enthalte¬ nen Leichtschmutzpartikel aufgrund des durch den Rotor 26 er¬ zeugten Wirbels in achsnahe Bereiche des Innenraums des Ge¬ häuses 10 gedrängt werden konnte und so vom Leichtschmutz- Auslaßrohr 60 erfaßt wird. Wenn dies durch einen hinreichen¬ den Abstand des Leichtschmutz-Auslaßrohres 60 vom Rotor 26 gewährleistet wird, dürfte es nicht ratsam sein, diesen axia¬ len Abstand des Auslaßrohres 60 vom Rotor 26 noch weiter zu vergrößern.
Durch den vom Rotor 26 in der zu behandelnden Fasersuspension erzwungenen, zur Geräteachse 18 konzentrischen Wirbel werden, wie bereits erwähnt, die Schwerschmutzpartikel nach außen zentrifugiert, d. h. in bezüglich der Geräteachse 18 achs¬ ferne Bereiche gedrängt; durch die Trennwand 56 wird nun der¬ jenige Teil der Suspensionsströmung, welcher die nach außen zentrifugierten Schwerschmutzpartikel enthält und einen schraubenlinienförmigen Strömungsverlauf hat, von den übrigen FaserSuspensionsanteilen abgetrennt; dieser Schwerschmutz- Spuckstoff strömt im äußeren Ringraum 58 gemäß Fig. 1 von links nach rechts und kann über einen mit einem einstellbaren Ventil 64 versehenen Schwerschmutz-Auslaßrohrstutzen 66 kon¬ tinuierlich oder in Intervallen aus dem Gerät abgelassen wer- den; der Schwerschmutz-Auslaßrohrstutzen 66 wird zwar am besten entgegen der Drehrichtung des Rotors 26 tangential in die Gehäuseumfangswand 12 einmünden, es kann aber auch genügen, wenn der Rohrstutzen 66 radial von unten in die Gehäuseumfangswand 12 einmündet.
Der sogenannte Gutstoff, welcher zumindest den ganz überwie¬ genden Teil der brauchbaren Fasern der behandelten Faser¬ suspension enthält, jedoch keine oder möglichst wenig Schwer¬ schmutz- und Leichtschmutz-Partikel, strömt in dem inneren Ringraum 70 zwischen Schwerschmutz-Abscheiderohr 54 und Leichtschmutz-Auslaßrohr 60 mit schraubenlinienförmigem Strö¬ mungsverlauf gemäß Fig. 1 von links nach rechts in den Aus¬ laßtopf 22, in dessen Umfangswand 23 ein Gutstoff-Auslaßrohr¬ stutzen 74 einmündet, und zwar wiederum tangential entgegen der Drehrichtung des Rotors 26. Da bei der dargestellten be¬ vorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Geräts der Gutstoffauslaß nicht in Richtung der Geräteachse 18 aus dem Gerät herausführt, kann sich keine so hohe axiale Strömungs¬ geschwindigkeit des Gutstoffs ausbilden, daß dadurch im Be¬ reich vor dem anströmseitigen Ende des Leichtschmutz-Ausla߬ rohres 60 größere Mengen von Leichtschmutzpartikeln von der Gutstoffströmung mitgerissen und in den inneren Ringraum 70 transportiert werden.
Wie die Fig. 1 erkennen läßt, könnte auf den separaten Aus¬ laßtopf 22 ohne weiteres verzichtet werden, wenn man die Ge¬ häuseumfangswand 12 über den gemäß Fig. 1 rechten Abschluß des äußeren Ringraums 58 hinaus verlängern und mit dem Gut¬ stoff-Auslaßrohrstutzen 74 sowie einer der Stirnwand 24 ent¬ sprechenden Stirnwand versehen würde. Des weiteren ergibt sich aus Fig. 1, daß sich alle aufgrund der in der zu behandelnden Fasersuspension enthaltenen Schwerschmutzpartikel besonders verschleißgefährdeten Teile ohne weiteres auswechseln lassen, nämlich die Beschleuni¬ gungsleisten 44 des Rotors 26, die Gehäuseumfangswand 12 und das Schwerschmutz-Abscheiderohr 54.
Die Neigung der Beschleunigungsleisten 44 gegenüber der Rich¬ tung der Geräteachse 18 könnte ohne weiteres einstellbar ge¬ macht werden; auch könnte man die Kappe 40 des Rotors 26 gleichfalls mit die Fasersuspension in Umlaufrichtung an¬ treibenden Elementen versehen.
Da der Drehstrommotor 30 über einen hinsichtlich seiner Aus¬ gangsfrequenz einstellbaren Frequenzwandler betrieben wird, so daß sich die Drehzahl des Rotors 26 leicht verändern und einstellen läßt, kann die Leistungsaufnahme des erfindungsge¬ mäßen Geräts minimiert werden. Dem selben Zweck dient die Möglichkeit, das Leichtschmutz-Auslaßrohr 60 in axialer Rich¬ tung verschieben zu können, um die Position des anströmseiti¬ gen Endes des Auslaßrohres 60 an den von der Rotordrehzahl abhängigen erzwungenen Wirbel anpassen zu können, wodurch gleichzeitig auch die Abscheidung der Leichtschmutzpartikel optimiert wird.
Bezüglich des axialen Abstandes des anströmseitigen Endes des Schwerschmutz-Abscheiderohres 54 vom Rotor 26 sowie des Ein¬ strömdurchmessers dieses Abscheiderohres, bezogen auf den Rotordurchmesser, wurden vorstehend bereits die wesentlichen Hinweise gegeben; die Fig. 1 läßt jedoch erkennen, daß das Schwerschmutz-Abscheiderohr in verhältnismäßig geringem axia¬ len Abstand von demjenigen Bereich des Rotors enden kann, welcher die in das Gerät einströmende Fasersuspension in Um- laufrichtung beschleunigt oder den größten Teil dieser Be¬ schleunigungsarbeit bewerkstelligt (im dargestellten Fall handelt es sich um den Rotormantel 38 mit den Beschleuni¬ gungsleisten 44). Auch zeigt die Fig. 1, daß der Außendurch¬ messer des Schwerschmutz-Abscheiderohres 54 nicht kleiner als der Außendurchmesser des Rotormantels 38 ist.
Der axiale Abstand des anströmseitigen Endes des Leicht¬ schmutz-Auslaßrohres 60 vom Gutstoffauslaß, d. h. vom Gut¬ stoff-Auslaßrohrstutzen 74, sollte so groß gewählt werden, daß die aus dem Gerät austretende GutstoffStrömung keine sol¬ chen Rückwirkungen auf die Strömung im Bereich des Einlasses des Leichtschmutz-Auslaßrohres haben kann, daß eine nennens¬ werte Anzahl von Leichtschmutzpartikeln von der Gutstoffströ¬ mung in den inneren Ringraum 70 hinein mitgerissen wird.
Das erfindungsgemäße Gerät kann außerdem die folgenden, zeichnerisch nicht dargestellten weiteren Merkmale aufweisen:
Im Bereich des Rotors 26 kann die Innenseite der Gehäuseum¬ fangswand 12 eine Oberflächenstruktur aufweisen, durch die in der zu behandelnden Fasersuspension Turbulenzen erzeugt wer¬ den, um den Faserstoff in der Trägerflüssigkeit zu fluidisie- ren, damit feine Verunreinigungen aus dem Faserverbund gelöst werden. In diesem Fall ist es aber zweckmäßig, den Turbulen¬ zen erzeugenden Bereich der Gehäuseumfangswand 12 nicht bis zum abströmseitigen Ende des Rotormantels 38 bzw. der Be¬ schleunigungsleisten 44 zu erstrecken, damit stromabwärts des Turbulenzen erzeugenden Oberflächenbereichs noch ein die Sus¬ pension in Umfangsrichtung wirksam antreibender Rotorbereich verbleibt und auf die Fasersuspension einwirkt. Alle einem abrasiven Verschleiß unterworfenen Geräteteile, vor allem aber die Innenseite der Gehäuseumfangswand 12, wer¬ den bzw. wird zweckmäßigerweise mit einer verschleißfesten Beschichtung versehen.
Da, wie bereits erwähnt, Schwerschirmtzpartikel dazu neigen, sich unter dem Einfluß der Schwerkraft im unteren Bereich der Gehäuseumfangswand 12 abzusetzen, kann sich eine Maßnahme empfehlen, welche den axialen Transport der Schwerschmutzpar- tikel zum Schwerschmutzauslaß gewährleistet oder beschleu¬ nigt; am einfachsten ist es, zu diesem Zweck die Innenseite der Gehäuseumfangswand 12 mit einer Art Gewinde zu versehen, welches eingängig oder mehrgängig und von einer schrauben- linienförmig verlaufenden Nut in der Umfangswand 12 gebildet sein kann.
Das in den Figuren 1 und 2 dargestellte erfindungsgemäße Gerät führte bei einer Stoffdichte der zu behandelnden Faser¬ suspension von ca. 1 % dazu, daß Sand als abzuscheidender Schwerschmutz äußerst effektiv abgetrennt wurde - der Ab¬ scheidegrad betrug bis zu 90 %; dabei war die Leistungsauf¬ nahme des Gerätes vergleichsweise gering - bei einem Durch¬ satz von 3000 Liter Fasersuspension pro Minute betrug die Leistungsaufnahme nur ca. 30 kW.
Durch weitere Versuche konnte gezeigt werden, daß sich das erfindungsgemäße Gerät äußerst kostensparend betreiben läßt, nämlich mit einem Energieaufwand von nur gut 20 kWh pro Tonne verarbeiteter Fasersuspension (und zwar unter Berücksichti¬ gung einer Leistung einer die Suspension in das Gerät ein¬ speisenden Pumpe von 11 kW für das im vorstehenden Absatz beschriebene Beispiel). Des weiteren konnte gezeigt werden, daß sich mit einem erfin¬ dungsgemäßen Gerät bei Stoffdichten bis zu ca. 2,5 % arbeiten läßt, wenn man keine zu hohen Anforderungen an den Schwer¬ schmutz-Abscheidegrad stellt.
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Geräts besteht darin, daß die anfallenden Spuckstoffmengen äußerst gering sind - sowohl der den Schwerschmutz enthaltende Spuckstoff, als auch der den Leichtschmutz enthaltende Spuckstoff beträgt jeweils nur ca. 3 % der dem Gerät zugeführten, zu behandeln¬ den Fasersuspensionsmenge.
Die in den Figuren 3 und 4 dargestellte zweite besonders vor¬ teilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Geräts unter¬ scheidet sich von der Ausführungsform nach den Figuren 1 und 2 nur in der Gestaltung des Schwerschmutz-Abscheiderohres, weshalb auch nur dieses beschrieben wird. Für alle anderen Teile der zweiten Ausführungsform wurden in den Figuren 3 und 4 dieselben Bezugszeichen verwendet wie in den Figuren 1 und 2.
Das als Ganzes mit 54' bezeichnete Schwerschmutz-Abscheide¬ rohr des in den Figuren 3 und 4 dargestellten Geräts wird wiederum von einer bezüglich der Geräteachse 18 rotations¬ symmetrischen Trennwand gebildet, bestehend aus einem an¬ strömseitigen Wandabschnitt 56a' , einem mittleren Wandab¬ schnitt 56b' und einem abströmseitigen Wandabschnitt 56c' . Der Wandabschnitt 56a' bildet einen sich zum Rotor 26 hin öffnenden Konus, der Wandabschnitt 56b' stellt einen Kreis¬ zylinder dar, und der Wandabschnitt 56c' bildet einen sich in Richtung der axialen Durchströmung des Geräts erweiternden Konus entsprechend dem konischen Wandabschnitt 56b des in Fig. 1 dargestellten Geräts. Das Besondere bei dem Gerät nach den Figuren 3 und 4 ist nun in folgendem zu sehen:
Die von dem Rotor 26 nahezu auf dessen Umfangsgeschwindigkeit beschleunigte, zu behandelnde Fasersuspension bildet in dem aus dem Wandabschnitt 56a' bestehenden ersten Teil des Schwerschmutz-Abscheiderohres 54' einen freien Wirbel, wel¬ cher dank der axialen, gemäß Fig. 3 von links nach rechts ge¬ richteten Strömungskomponente der Fasersuspension in dem vom Wandabschnitt 56a' gebildeten Trichter zu demselben Effekt führt wie in einem eingangs beschriebenen Centricleaner. Im Gutstoffström noch enthaltene Schwerschmutzpartikel werden auf diese Weise auszentrifugiert, nämlich gegen die Innenwand des Wandabschnitts 56a' gedrängt. Da nun der Außendurchmesser des Wandabschnitts 56b' kleiner ist als der Innendurchmesser des Wandabschnitts 56a' an dessen abströmseitigem Ende, sowie wegen der axialen Strömungskomponente des das Abscheiderohr 54' durchströmenden Gutstoffes treten die in dem vom Wandab¬ schnitt 56a' gebildeten Konus auszentrifugierten Schwer¬ schmutzpartikel zusammen mit einem geringen Teil der Faser¬ suspension aus dem Ringspalt 57' in den äußeren Ringraum 58 aus, während der von diesen Schwerschmutzpartikeln befreite Anteil des GutstoffStromes durch das vom Wandabschnitt 56b1 gebildete Rohr hindurch in den sich erweiternden und vom Wandabschnitt 56c' gebildeten Konus einströmt und dann in den Auslaßtopf 22 gelangt.
Bei einer solchen Geräteausführung ist es zweckmäßig, den Einströmdurchmesser des Schwerschmutz-Abscheiderohres etwas größer zu machen als den Rotordurchmesser, um so einen mög¬ lichst großen Anteil der brauchbare Fasern mit sich führenden Suspensionsströmung zu erfassen und in das Innere des Schwer¬ schmutz-Abscheiderohres eintreten zu lassen; dies kann man sich bei der in den Figuren 3 und 4 dargestellten Geräte¬ variante deshalb erlauben, weil dabei gegebenenfalls in das Innere des Schwerschmutz-Abscheiderohres gelangende Schwer¬ schmutzpartikel über den Ringspalt 57' ausgeschieden werden.
Der Wandabschnitt 56a' kann im übrigen durch beispielsweise drei speichenförmige Stützen gehalten werden, welche über den Umfang des Schwerschmutz-Abscheiderohres 54' verteilt ange¬ ordnet und einerseits mit dem Wandabschnitt 56a' und anderer¬ seits mit irgendeinem Teil verbunden sind, welches unmittel¬ bar oder mittelbar starr mit dem Gehäuse 10 verbunden ist, sei es nun die Umfangswand 12 oder beispielsweise der Wandab¬ schnitt 56b' oder der Wandabschnitt 56c'.
Ein besonderes Merkmal des erfindungsgemäßen Geräts ist darin zu sehen, daß der äußere Ringraum, d. h. zum Beispiel der Ringraum 58 in Fig. 1, ein Speichervolumen für Schwerschmutz bildet; bei entsprechender Ausbildung und Anordnung des Leichtschmutz-Auslaßrohres, z. B. des in Fig. 1 gezeigten Rohres 60, weist das erfindungsgemäße Gerät auch ein verhält¬ nismäßig großes Speichervolumen für Leichtschmutz auf.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann das Gerät mit Mitteln versehen werden, durch die der Anteil noch brauchbarer Fasern verringert wird, welche das Gerät über den Schwerschmutzauslaß verlassen. Zu diesem Zweck versieht man die Umfangswand des Außengehäuses mit einer oder mehreren Einmündungen für sogenanntes Sperr- oder Spülwasser, und zwar vorzugsweise mit mehreren über den Umfang des Außengehäuses verteilt angeordneten derartigen Einmündungen. Diese Einmün¬ dung bzw. Einmündungen werden in einem Bereich der Umfangs¬ wand des Auβengehäuses angeordnet, welcher im Bereich des äußeren Ringraumes liegt, und zwar vorzugsweise etwas näher am Schwerschmutzauslaß als am Rotor-seitigen Ende der den äußeren Ringraum begrenzenden Trennwand (in Fig. 1 der Trenn¬ wand 56). Durch das über diese Einmündung bzw. Einmündungen zugeführte Wasser werden noch brauchbare Fasern aus dem Schwerschmutz ausgewaschen, und der zumindest nahe der Ein¬ mündung ungefähr radiale Strömungsverlauf des zugeführten Wassers hat für die spezifisch leichten Fasern eine Art Rück- halteeffekt.

Claims

Ansprüche
1. Gerät zum Aufbereiten von insbesondere aus Altpapier ge¬ wonnenen Fasersuspensionen, welche von den brauchbaren Fasern der Suspension abzutrennende Partikel enthalten, deren spezifisches Gewicht sich deutlich von demjenigen der brauchbaren Fasern unterscheidet, mit einem im we¬ sentlichen trommelartigen Außengehäuse, welches im Be¬ reich seines einen, anströmseitigen Endes einen bezüg¬ lich der Gehäuseachse im wesentlichen rotationssymme- trischen Körper aufnimmt und mit einem Einlaß für die aufzubereitende Fasersuspension versehen ist sowie im Bereich seines anderen, abströmseitigen Endes ein stationäres, zur Gehäuseachse konzentrisches Auslaßrohr (Leichtschmutzauslaß) für einen abzutrennende und spe¬ zifisch leichte Partikel enthaltenden ersten Suspen¬ sionsteil (Leichtschmutzanteil) aufnimmt und mit einem Gutstoffauslaß für einen im wesentlichen brauchbare Fasern enthaltenden zweiten Suspensionsteil (Gutstoff) versehen ist, und mit einem Drehantrieb zur Erzeugung einer bezüglich der Gehäuseachse rotatorischen Strö¬ mungskomponente in dem Ringraum zwischen Außengehäuse und rotationssymmetrischem Körper, dadurch gekennzeich¬ net, daß das Außengehäuse (10) sowie der Gutstoffauslaß (74) stationär sind und der rotationssymmetrische Körper als um die Gehäuseachse (18) drehantreibbarer Rotor (26) ausgebildet ist, daß eine zur Gehäuseachse (18) rotationssymmetrische Trennwand (56; 56a', 56b', 56c') vorgesehen ist, welche zusammen mit der Umfangswand (12) des Außengehäuses (10) einen in Richtung auf den Rotor (26) stirnseitig offenen und in entgegengesetzter Richtung geschlossenen äußeren Ringraum (58) bildet, der in axialem Abstand von seiner offenen Stirnseite mit einem Auslaß (66) (Schwerschmutzauslaß) für einen abzu¬ trennende und spezifisch schwere Partikel enthaltenden dritten Suspensionsteil (Schwerschmutzanteil) versehen ist, und daß der Gutstoffauslaß (74) mit dem abström¬ seitigen Ende eines zwischen Trennwand (56; 56a', 56b', 56c') und Leichtschmutz-Auslaßrohr (60) befindlichen inneren Ringraumes (70) kommuniziert.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (50) für die aufzubereitende Fasersuspension als in Rotor-Drehrichtung tangential in das Außengehäuse
(10) einmündendes Rohr ausgebildet ist und der Gut¬ stoffauslaß (74) ein in Rotordrehrichtung tangential wegführendes Rohr aufweist.
3. Gerät nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwerschmutzauslaß (66) in Rotordrehrichtung tangential vom äußeren Ringraum (58) wegführt.
4. Gerät nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (18) des Außengehäuses (10) zumindest ungefähr horizontal ver¬ läuft.
5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwerschmutzauslaß (66) von unten in den äußeren Ringraum (58) einmündet.
Gerät nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (56; 56a', 56b', 56c') an ihrem dem Rotor (26) zugewandten Ende einen solchen radialen Abstand von der Außenge¬ häuse-Umfangswand (12) sowie einen solchen axialen Ab¬ stand vom Rotor (26) aufweist, daß ein von letzterem der Außengehäuse-Umfangswand (12) benachbart erzeugter, auf¬ grund von Zentrifugalkräften mindestens einen wesentli¬ chen Teil des Schwerschmutzes enthaltender ringförmiger Strömungsbereich mit bezüglich der Gehäuseachse (18) rotatorischer Strömungskomponente aufgrund der axialen Durchströmung des Geräts in den äußeren Ringraum (58) eintritt.
Gerät nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßdurchmesser des Leichtschmutz-Auslaßrohres (60) an dessen dem Rotor (26) zugewandten Ende sowie der axiale Abstand des letz¬ teren vom Rotor so bemessen sind, daß ein vom Rotor (26) erzeugter, mindestens einen wesentlichen Teil des Leichtschmutzes enthaltender, zur Gehäuseachse (18) kon¬ zentrischer und letztere enthaltender Strömungskernbe¬ reich aufgrund der axialen Durchströmung des Geräts in das Leichtschmutz-Auslaßrohr (60) eintritt.
Gerät nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, daß der axiale Abstand des dem Rotor (26) zugewandten Endes des Leichtschmutz-Aus¬ laßrohres (60) vom Gutstoffauslaß (74) mindestens so groß ist wie der Abstand vom Rotor (26).
9. Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand des dem Rotor (26) zugewandten Endes des Leicht¬ schmutz-Auslaßrohres (60) vom Gutstoffauslaß (74) ein Vielfaches des Abstandes vom Rotor (26) beträgt.
10. Gerät nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, daß das Leichtschmutz-Aus¬ laßrohr (60) in axialer Richtung verschiebbar ist.
11. Gerät nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, daß der axiale Abstand des rotorseitigen Trennwandendes vom Rotor (26) höchstens so groß ist wie der Abstand vom Schwerschmutzauslaß (66).
12. Gerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der axiale Abstand des rotorseitigen Trennwandendes vom Schwerschmutzauslaß (66) ein Vielfaches des Abstandes vom Rotor (26) ist.
13. Gerät nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (26) an seinem Außenumfang mit die Suspension in Rotationsrich¬ tung beschleunigenden Erhebungen (44) versehen ist.
14. Gerät nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser des Rotors (26) ungefähr so groß oder größer ist wie bzw. als der Außendurchmesser des rotorseitigen Trenn¬ wandendes.
15. Gerät nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (26) an seiner abströmseitigen Stirnseite kegelförmig ausge¬ bildet ist.
16. Gerät nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, daß dem Leichtschmutz-Aus¬ laßrohr (60) ein Ventil zugeordnet ist.
17. Gerät nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwerschmutzauslaß (66) mit einem Ventil (64) versehen ist.
18. Gerät nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (50) im Be¬ reich des Rotorumfangs sowie in Rotordrehrichtung tan¬ gential in die Außengehäuse-Umfangswand (12) mündet.
19. Gerät nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehantrieb einen über einen einstellbaren Frequenzwandler gespeisten Drehstrommotor (30) aufweist.
20. Gerät nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der folgenden Geräteelemente auswechselbar angebracht ist: Rotorumfangsbereich oder Teile hiervon, Leichtschmutz- Auslaßrohr (60) und Trennwand (56; 56a', 56b', 56c').
21. Gerät nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (56a1, 56b', 56c') mindestens in einem dem Rotor zugewandten axialen Abschnitt (56a') sich dem Rotor (26) zu öffnend konisch gestaltet ist und daß die Trennwand ungefähr am rotorfernen Ende des Konusabschnitts wenigstens eine Öffnung (57' ) für einen Schwerschmutzdurchtritt in den äußeren Ringraum (58) aufweist.
22. Gerät nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (57' ) ein sich in Umfangsrichtung erstreckender Ringspalt ist.
23. Gerät nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Trennwand (56a', 56b', 56c') zwischen Durchtrittsöffnung (57' ) und abströmseitigen Ende konisch erweitert.
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