WO2008116239A1 - Verfahren und vorrichtung zum pumpen von gashaltigen suspensionen - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a method for pumping gas-containing suspensions, in particular pulp suspensions, and to an apparatus for carrying out the method with a fluidizing rotor having one or more vanes and a pump impeller.
  • US Pat. No. 4,971,519 discloses a pump with a fluidizing rotor in the upper position, in which case the suspension is fluidized in such a way that it is substantially prevented that gas comes to the suction opening of the pump.
  • EP 0474 476 or EP 0474 478 are known in which behind the pump impeller, an impeller of a vacuum pump is arranged to suck the gas.
  • a zone is generated by the rotation in the center of the rotor, in which the gas is deposited.
  • the gas to be separated is generally air, but may be another gas in specific applications. All versions have the disadvantage that for discharging the gas, an additional device either directly in the pump or separately, is needed. For other applications, e.g. Pumping and separating two-phase liquids, especially oil suspensions, are already available according to the
  • EP 330 387 A2 describes a process for the degassing of suspensions, in which the impeller generates a separation of suspension and gas, wherein the gas in the
  • the invention is therefore characterized in that zones of low pressure and zones of higher pressure are generated on a fluidizing rotor with one or more wings on the wings, which lower the gas at the zones
  • Pressure is separated from the suspension and conveyed by means of the fluidizing rotor, in particular in the suction nozzle of the pump, generated pressure to the pump impeller, wherein the fluidizing rotor, in particular in the suction nozzle of the pump, generates a pressure which discharges the gas without suction from the pump ,
  • a special design of the pump with integrated vacuum pump or a separate vacuum pump can be dispensed with.
  • An advantageous development of the invention is characterized in that the gas is passed through openings in the pump impeller in a separation chamber.
  • the flow rate of the suspension in the suction nozzle of the pump is between 0.5 m / s and 4.0 m / s, preferably between 1.0 m / s and 3.0 m / s, for example less than 3 m / s is.
  • the gas can be effectively separated without being entrained by the suspension in the pump impeller.
  • the invention also relates to a device for pumping gaseous suspensions, in particular pulp suspensions, with a fluidizing rotor having one or more vanes and a pump impeller, the fluidizing rotor protruding into the suction nozzle of the pump and having a hub. It is characterized in that the ratio of suction nozzle diameter to free length of the fluidizing rotor satisfies the following equation: Ds / FL> 0.0024 * Dp + 0.7 where D 3 the suction nozzle diameter FL the free length of the fluidizing rotor (total length - length of the hub)
  • D p denotes the pressure nozzle diameter
  • the device is also characterized in that the aspect ratio ⁇ satisfies the following equation: ⁇ ⁇ -0.0055 * Dp + 2.15 for D p ⁇ 250 mm and ⁇ ⁇ 0.775 for Dp> 250 mm where the aspect ratio ⁇ is defined as the free length FL of the fluidizing rotor (total length - length of the hub) / blade width b / Number of wings n and D p denotes the pressure nozzle diameter.
  • the rotor length L sp in the suction nozzle is greater than 0.5 suction nozzle diameter D s , preferably greater than 0.6 suction nozzle diameter D s .
  • a particularly good variant of the invention is characterized in that the ratio of the length of the hub of the fluidizing rotor to the length of the suction nozzle is between 0.9 and 1.1, preferably about 1.0, and the wings of the fluidizing rotor extend as far as the pump impeller.
  • zones of lower or higher pressure can form on the upper or lower side of the vanes (viewed in the direction of rotation of the impeller), at which the gas can be deposited, and the separated gas is prevented from collecting in the center, so that the generated pressure can carry the gas out of the system without additional aids.
  • the fluidizing rotor In the region of the suction nozzle, the fluidizing rotor generates a high pressure on the part facing the pump impeller, through which the gas can be removed without further units.
  • a favorable embodiment of the invention is characterized in that the wings are band-shaped and the curvature of the surface of the wing decreases from the free end in the direction of the pump impeller, wherein this can be done continuously, for example linear.
  • the entry losses can be greatly reduced. It has proven advantageous if the surface of the wing merges at the outlet end at a shallow angle to the axis in the wings of the pump impeller. This achieves a smooth transition from the fluidizing rotor to the pump rotor and reduces the deflection losses. If the pump impeller has further vanes for conveying the degassed pulp suspension, which are arranged between the vanes connected to the fluidizing rotor, a better delivery of the suspension can be achieved. With openings provided in the pump impeller on the negative pressure side of the vanes, which openings may communicate with a separation space, the vapor deposition can be made even more effective. Advantageously, it has been found that the fluidizing rotor has four blades. Thus, a good power distribution can be achieved. When the fluidizing rotor is free at the entrance end in the center, the
  • FIG. 1 is a 3D view of a fluidization rotor and impeller according to the invention
  • Fig. 2 a longitudinal section through a device according to the invention
  • Fig. 3 is a plan view of the Fluidmaschinesrotor.
  • Fig. 1 shows the pump 1 according to the invention, which consists of a housing 2, a pump impeller 3 with wings 4 and a fluidizing rotor 5 with wings 6.
  • the wings 6 are band-shaped and the curvature of the surface of the wings 6 decreases from the free end 7 in the direction of the pump impeller 3 from.
  • the surface of the wings 6 is aligned almost perpendicular to the axis. This minimizes entry loss and allows greater force to be transferred to the suspension.
  • the surfaces of the wings 6 at the outlet end 8 are arranged at a shallow angle to the axis and go into the wings 4 of the pump impeller 3 over.
  • 4 more wings 9 are provided between the wings, which increase the flow rate of the pump 1.
  • the base plate 10 of the pump impeller 3 has a number of
  • Openings 11 which are arranged on the negative pressure side of the wings 4 and 9 and serve for the removal of the collected gas.
  • negative pressure zones are formed in the direction of rotation on the impeller, at the top of the vanes 6. Due to the shape of these wings according to the invention, the gas which has precipitated there is pressed in the direction of the pump impeller 3 and separated there from the delivery flow through the openings 11. Furthermore, a sufficient pressure is generated by the wings 6, to dissipate the separated gas and thus it can be saved a subsequent vacuum pump.
  • the deposition of the gas, especially the air, on the wings 6 can be strongly supported. This also makes it easier to convey the suspension in the center. Also, the wings 6 can thereby exert a greater delivery pressure on the suspension and also the separated gas.
  • the choice of the diameter D s of the suction nozzle should be such that at a given throughput, a flow rate in the suction nozzle between 0.5 m / s and 4 m / s, preferably between 1, 0 m / s and 3.0 m / s results , This flow rate, especially below 3 m / s leads to an optimal
  • Fig. 2 shows a longitudinal section through the device according to the invention, wherein like parts are designated by the same reference numerals.
  • a separation chamber 12 At the back of the pump impeller 3 is a separation chamber 12 in which the deposited on the wings 6 from the suspension and by the Fluidizing rotor 5 is deposited through the openings 11 pressed gas, passed into a Gasabscheidehunt 20 and then discharged via a line 16.
  • the impeller 3 and 15 wings can still be arranged, the one
  • FIG. 3 shows a plan view of the fluidizing rotor 5 in the direction of the pump impeller 3. It can be seen that the wings 6 strongly overlap and that in the center remains a free space 19 which is filled with suspension.
  • this inner space 19 is kept as low as possible. Due to the relatively large width b of the wing 6 in relation to the diameter dN of the hub 17, which corresponds approximately to the free space in the center, the deposition of the gas, especially the air, on the wings 6 can be strongly supported. This also makes it easier to convey the suspension in the center. Also, the wings 6 can thereby exert a greater delivery pressure on the suspension and also the separated gas.
  • the free (not connected) entrance ends 7 are clearly visible here. Furthermore, the ratio of the diameter d / D of the fluidization rotor 5 and the impeller 3 can be seen. Also, the hub 17 and the suction port 18 can be seen here.
  • the invention is not limited by the examples. It can also be selected, for example, other dimensions that are highly dependent on the size and the Delivery of the pump are. Essential, however, are the basic design of the fluidizing rotor and the arrangement in the pump housing / suction nozzle, whereby the fluidizing rotor presses the separated gas out of the pump and no additional facilities for vacuum generation are more necessary.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Pumpen von gashaltigen Suspensionen, insbesondere Faserstoffsuspensionen. Sie betrifft auch eine Vorrichtung mit einem Fluidisierungsrotor 5 mit einem oder mehreren Flügeln 6 und einem Pumpenlaufrad 3, wobei der Fluidisierungsrotor 5 in den Saugstutzen 18 der Pumpe 1 ragt und eine Nabe 17 aufweist. Durch die spezielle Ausgestaltung des Fluidisierungsrotors 5 und dessen Anordnung im Saugstutzen 18 kann ein aus¬ reichender Druck erzeugt und das Gas ohne zusätzliche Aggregate wir z.B. eine Vakuumpumpe aus der Suspension abgeführt werden.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Pumpen von gashaltigen Suspensionen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Pumpen von gashaltigen Suspensionen, insbesondere Faserstoffsuspensionen, und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einem Fluidisierungsrotor mit einem oder mehreren Flügeln und einem Pumpenlaufrad.
Zum Pumpen von gashaltigen Suspensionen sind bereits eine Reihe von Vorschlägen bekannt. So zeigt die US 4 971 519 eine Pumpe mit einem vorgesetzten Fluidisierungsrotor, wobei hier die Suspension derart fluidisiert wird, dass im Wesentlichen verhindert wird, dass Gas zur Saugöffnung der Pumpe gelangt.
Weiters sind Ausführungen gemäß der EP 0474 476 oder EP 0474 478 bekannt, bei denen hinter dem Pumpenlaufrad ein Laufrad einer Vakuumpumpe angeordnet ist, um das Gas abzusaugen. Bei all diesen Varianten, wie auch bei der EP 1 147 316 wird durch die Rotation im Zentrum des Rotors eine Zone erzeugt, in der sich das Gas abscheidet. Das abzuscheidende Gas ist im allgemeinen Luft, kann aber bei speziellen Anwendungen auch ein anderes Gas sein. Alle Ausführungen haben den Nachteil, dass zum Abführen des Gases eine zusätzliche Einrichtung entweder direkt in der Pumpe oder getrennt davon, benötigt wird. Für andere Anwendungen wie z.B. Pumpen und Trennen von Zweiphasen-Flüssig- keiten, speziell Ölsuspensionen gibt es bereits gemäß der
US 4 886 530 Pumpen mit speziellen Rotoren, die gewundene Flügel auf einer Welle aufweisen. Ein separater Fluidisierungsrotor, wie er für Faserstoffsuspensionen vorgesehen wird, ist hier nicht vorhanden. Weiters beschreibt die EP 330 387 A2 ein Verfahren zur Entgasung von Suspensionen, bei dem das Laufrad eine Trennung von Suspension und Gas erzeugt, wobei sich das Gas im
Zentrum des Laufrades ansammelt. Die Suspension wird dabei durch einen rotierenden Förderer dem Laufrad zugeführt. Diese Vorrichtung besitzt keinen Fluidisierungsrotor. Die EP 298 693 A2 beschreibt eine Vorrichtung, bei der das Gas sich an der Welle sammelt, durch Schlitze in diese Welle gesaugt und anschließend wieder durch Schlitze der Suspension zugeführt und mit dieser gemeinsam aus der Pumpe abgeführt wird. Die WO 2000/43677 A1 zeigt eine Vorrichtung bei der sich die Zone niedrigeren Druckes am Fuß des Flügels, insbesondere in der Nähe der Achse, am Laufrad befindet. Es kann somit nicht ausreichend Gas abgeschieden werden. Die vorliegende Erfindung will obige Nachteile beheben ein Zusatzaggregat einsparen.
Die Erfindung ist daher dadurch gekennzeichnet, dass an einem Fluidisierungs- rotor mit einem oder mehreren Flügeln an den Flügeln Zonen niederen Druckes und Zonen höheren Druckes erzeugt werden, das Gas an den Zonen niederen
Druckes aus der Suspension abgeschieden und mittels des durch den Fluidisierungsrotor, insbesondere im Saugstutzen der Pumpe, erzeugten Druckes zum Pumpenlaufrad gefördert wird, wobei der Fluidisierungsrotor, insbesondere im Saugstutzen der Pumpe, einen Druck erzeugt, der das Gas ohne Absaug- einrichtung aus der Pumpe abführt. Eine Sonderkonstruktion der Pumpe mit integrierter Vakuumpumpe bzw. eine separate Vakuumpumpe können damit entfallen.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Gas durch Öffnungen im Pumpenlaufrad in einen Abscheideraum geführt wird.
Besonders günstig hat sich erwiesen, wenn die Strömungsgeschwindigkeit der Suspension im Saugstutzen der Pumpe zwischen 0,5 m/s und 4,0 m/s, vorzugsweise zwischen 1 ,0 m/s und 3,0 m/s, beispielsweise weniger als 3 m/s beträgt. Damit kann das Gas wirkungsvoll abgeschieden werden, ohne dass es von der Suspension in das Pumpenlaufrad mitgerissen wird.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Pumpen von gashaltigen Suspensionen, insbesondere Faserstoffsuspensionen, mit einem Fluidisierungsrotor mit einem oder mehreren Flügeln und einem Pumpenlaufrad, wobei der Fluidisierungsrotor in den Saugstutzen der Pumpe ragt und eine Nabe aufweist. Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Saugstutzendurchmesser zu freier Länge des Fluidisierungsrotors folgender Gleichung genügt: Ds/FL > 0,0024 * Dp + 0,7 worin D3 den Saugstutzendurchmesser FL die freie Länge des Fluidisierungsrotors (Gesamtlänge - Länge der Nabe)
Dp den Druckstutzendurchmesser bezeichnet.
Die Vorrichtung ist auch dadurch gekennzeichnet, dass das Streckungsverhältnis λ folgender Gleichung genügt: λ < -0,0055 * Dp + 2, 15 für Dp < 250 mm und λ < 0,775 für Dp >250 mm worin das Streckungsverhältnis λ definiert ist als freie Länge FL des Fluidisierungsrotors (Gesamtlänge - Länge der Nabe) / Flügelbreite b / Anzahl der Flügel n und Dp den Druckstutzendurchmesser bezeichnet.
Besonders günstig hat sich erwiesen, wenn die Rotorlänge Lsp im Saugstutzen größer als 0,5 Saugstutzendurchmesser Ds, vorzugsweise größer als 0,6 Saugstutzendurchmesser Ds ist. Eine besonders gute Variante der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Länge der Nabe des Fluidisierungsrotors zur Länge des Saugstutzens zwischen 0,9 und 1 ,1, vorzugsweise etwa 1 ,0 beträgt und sich die Flügel des Fluidisierungsrotors bis zum Pumpenlaufrad erstrecken. Dadurch können sich an der Ober- bzw. Unterseite der Flügel (in Rotationsrichtung auf das Laufrad gesehen) Zonen niederen bzw. höheren Drucks ausbilden, bei denen sich das Gas abscheiden kann, und es wird verhindert, dass sich das abgeschiedene Gas im Zentrum sammelt, so dass der erzeugte Druck das Gas ohne zusätzliche Hilfsmittel aus dem System austragen kann. Im Bereich des Saugstutzens erzeugt der Fluidisierungsrotor am dem Pumpenlaufrad zugewandten Teil einen hohen Druck, durch den das Gas ohne weitere Aggregate abgeführt werden kann.
Eine günstige Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Flügel bandförmig ausgebildet sind und die Krümmung der Oberfläche der Flügel vom freien Ende in Richtung zum Pumpenlaufrad abnimmt, wobei dies kontinuierlich, beispielsweise linear erfolgen kann. Durch diese Form der Flügel wird am dem Pumpenlaufrad zugewandten Teil, insbesondere im Saugstutzen ein hoher
Druck erzeugt, durch den das Gas ohne weitere Aggregate abgeführt werden kann.
Wenn die Oberfläche der Flügel am Eintrittsende nahezu senkrecht zur Achse angeordnet ist, können die Eintrittsverluste stark reduziert werden. Vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn die Oberfläche der Flügel am Austrittsende in einem flachen Winkel zur Achse in die Flügel des Pumpenlaufrades übergeht. Damit wird ein sanfter Übergang von Fluidisierungsrotor zu Pumpenrotor erreicht und die Umlenkverluste verringert. Weist das Pumpenlaufrad weitere Flügel zur Förderung der entgasten Faserstoffsuspension auf, die zwischen den mit dem Fluidisierungsrotor verbundenen Flügeln angeordnet sind, so kann eine bessere Förderung der Suspension erzielt werden. Mit Öffnungen, die im Pumpenlaufrad an der Unterdruckseite der Flügel vorgesehen sind, wobei die Öffnungen mit einem Abscheideraum in Verbindung stehen können, kann die Gasabscheidung noch effektiver gestaltet werden. Vorteilhaft hat sich erwiesen, dass der Fluidisierungsrotor vier Flügeln aufweist. Damit kann eine gute Kraftverteilung erreicht werden. Wenn der Fluidisierungsrotor am Eintrittsende im Zentrum frei ist, kann die
Suspension ungehindert in Richtung Pumpenlaufrad fließen, wodurch die Effizienz der Vorrichtung noch gesteigert wird.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen beispielhaft beschrieben, wobei Fig. 1 eine 3D Ansicht eines erfindungsgemäßen Fluidisierungsrotors und Pumpenlaufrades
Fig. 2, einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung gemäß der Erfindung, Fig. 3 eine Draufsicht auf den Fluidisierungsrotor darstellt.
Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäße Pumpe 1 , die aus einem Gehäuse 2, einem Pumpenlaufrad 3 mit Flügeln 4 sowie einem Fluidisierungsrotor 5 mit Flügeln 6 besteht. Vorteilhafterweise werden vier Flügel 6 verwendet. Die Flügel 6 sind bandförmig ausgebildet und die Krümmung der Oberfläche der Flügel 6 nimmt vom freien Ende 7 in Richtung zum Pumpenlaufrad 3 ab. Am freien Eintrittsende 7 ist die Oberfläche der Flügel 6 nahezu senkrecht zur Achse ausgerichtet. Dadurch wird der Eintrittsverlust minimiert, und es kann eine größere Kraft auf die Suspension übertragen werden. Die Oberflächen der Flügel 6 am Austrittsende 8 sind in einem flachen Winkel zur Achse angeordnet und gehen in die Flügel 4 des Pumpenlaufrades 3 über. Weiters sind zwischen den Flügeln 4 weitere Flügel 9 vorgesehen, die die Förderleistung der Pumpe 1 erhöhen. Die Grundplatte 10 des Pumpenlaufrades 3 weist eine Anzahl von
Öffnungen 11 auf, die an der Unterdruckseite der Flügel 4 sowie 9 angeordnet sind und der Abfuhr des gesammelten Gases dienen. Wenn sich der Fluidisierungsrotor 5 in Richtung 13 dreht, werden in Richtung der Rotation auf das Laufrad gesehen an der Oberseite der Flügel 6 Unterdruckzonen gebildet. Durch die erfindungsgemäße Form dieser Flügel wird das dort ausgeschiedene Gas in Richtung Pumpenlaufrad 3 gepresst und dort durch die Öffnungen 11 aus dem Förderstrom abgetrennt. Weiters wird durch die Flügel 6 ein ausreichender Druck erzeugt, um das abgeschiedene Gas abzuführen und es kann somit eine nachfolgende Vakuumpumpe eingespart werden. Durch die relativ große Breite b der Flügel 6 im Verhältnis zum Durchmesser dN der Nabe 17, der etwa dem freien Zwischenraum im Zentrum entspricht, kann die Abscheidung des Gases, speziell der Luft, an den Flügeln 6 stark unterstützt werden. Damit lässt sich auch die im Zentrum befindliche Suspension leichter fördern. Auch können die Flügel 6 dadurch einen größeren Förderdruck auf die Suspension und auch das abgetrennte Gas ausüben.
Die Wahl des Durchmessers Ds des Saugstutzens sollte so erfolgen, dass sich bei gegebenem Durchsatz eine Strömungsgeschwindigkeit im Saugstutzen zwischen 0,5 m/s und 4 m/s, vorzugsweise zwischen 1 ,0 m/s und 3,0 m/s ergibt. Diese Strömungsgeschwindigkeit, speziell unter 3 m/s führt zu einer optimalen
Abtrennung des Gases aus der Suspension.
Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung, wobei gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Man erkennt hier gut die Flügel 6 des Fluidisierungsrotors 5 sowie auch die Flügel 4 und die kürzeren Flügel 9 des Pumpenlaufrades 3. An der Rückseite des Pumpenlaufrades 3 befindet sich ein Abscheideraum 12, in dem das an den Flügeln 6 aus der Suspension abgeschiedene und durch den Fluidisierungsrotor 5 durch die Öffnungen 11 gepresste Gas abgeschieden, in eine Gasabscheidekammer 20 geleitet und anschließend über eine Leitung 16 abgeführt wird. Auf der Rückseite des Pumpenlaufrades 3 können auch noch Flügel 15 angeordnet sein, die eine
Abtrennung von mitgerissenen Fasern aus dem Gasstrom ermöglichen. Die entgaste Suspension wird dann über den Auslass 14 weitergefördert. Es ist hier gut zu erkennen, dass die Länge IN der Nabe 17 des Fluidisierungsrotors 5 im Wesentlichen die Länge L des Saugstutzens 18 der Pumpe 1 beträgt. Im Bereich des Verhältnisses IN/L zwischen 0,9 und 1 ,1 werden die besten Werte für die Gasabscheidung und den Pumpenwirkungsgrad erzielt. Weiters haben sich die besten Ergebnisse bei einem Verhältnis von Durchmesser d des Fluidisierungsrotors 5 zu Durchmesser D des Pumpenlaufrades 3 von größer 0,5 ergeben. In Fig. 3 ist eine Draufsicht auf den Fluidisierungsrotor 5 in Richtung des Pumpenlaufrades 3 dargestellt. Daraus ist erkennbar, dass sich die Flügel 6 stark überlappen sowie dass im Zentrum ein freier Raum 19 bleibt, der mit Suspension gefüllt ist. Durch die relativ breit ausgeführten Flügel 6 wird dieser innere Raum 19 möglichst gering gehalten. Durch die relativ große Breite b der Flügel 6 im Verhältnis zum Durchmesser dN der Nabe 17, der etwa dem freien Zwischenraum im Zentrum entspricht, kann die Abscheidung des Gases, speziell der Luft, an den Flügeln 6 stark unterstützt werden. Damit lässt sich auch die im Zentrum befindliche Suspension leichter fördern. Auch können die Flügel 6 dadurch einen größeren Förderdruck auf die Suspension und auch das abgetrennte Gas ausüben. Auch die freien (nicht verbundenen) Eintrittsenden 7 sind hier gut sichtbar. Weiters ist auch das Verhältnis der Durchmesser d/D des Fluidisierungsrotors 5 und des Laufrades 3 erkennbar. Auch die Nabe 17 sowie der Saugstutzen 18 sind hier zu erkennen. Durch die Rotation des Fluidisierungsrotors 5 in Richtung des Pfeils 13 wird an der Unterseite der Flügel 6 in Richtung auf das Laufrad 3 gesehen ein höherer Druck erzeugt. Gleichzeitig ergibt sich auf der Oberseite der Flügel 6 eine Zone niedrigeren Druckes. Durch die Gestaltung der Flügel 6 und der Steigung wird die Suspension zum Laufrad 3 gefördert. Die Nabe 17 verhindert das Ausscheiden des Gases im Zentrum 19 wodurch das Gas an der Unterseite der Flügel 6 entlang geführt und durch die Öffnungen 1 1 in der Grundplatte 10 des Laufrades 3 in den Gassammeiraum abgeleitet wird. Durch die im Wesentlichen gleiche Länge IN von Nabe 17 und Länge L des Saugstutzens 18 wird in diesem Bereich ein weiterer Druckaufbau ermöglicht, wodurch das Gas in weiterer Folge ohne zusätzliches Aggregat durch die Leitung 16 abgeführt werden kann.
Ausführungsbeispiele:
Eine Pumpe im Stand der Technik weist einen Saugstutzendurchmesser von D3= 200 mm, einen Druckstutzendurchmesser Dp = 150 mm, eine Flügelbreite von b= 45mm, 3 Flügeln und eine freie Länge des Fluidisierungsrotors von FL = 305 mm auf.
Damit ergibt sich einerseits ein λ = 2,26, das wesentlich größer als 1 ,325 ist, sowie das Verhältnis Dg/FL von 0,66, das wesentlich kleiner als 1 ,06 ist. Es hat sich gezeigt, dass hier zum Pumpen von gashaltigen Suspensionen unbedingt eine zusätzliche Vakuumpumpe erforderlich ist, um eine ausreichende Abtrennung des Gases und somit auch eine ausreichende Förderung der Suspension zu gewährleisten. Bei Versuchen wurde eine Pumpe mit Saugstutzendurchmesser von
D8= 175 mm, einem Druckstutzendurchmesser Dp = 100 mm, einer Flügelbreite von b = 50 mm, 4 Flügeln und einer freien Länge des Fluidisierungsrotors von FL = 160 mm eingesetzt. Dies ergibt einerseits ein λ = 0,8, das wesentlich kleiner als 1 ,57 ist, sowie das Verhältnis Ds/FL von 1 ,09, das wesentlich größer als 1 ,03 ist.
Bei einer Ausführung entsprechend diesen Werten ergab sich eine sehr gute Abscheidung der Luft aus einer Faserstoffsuspension, wodurch sich auch der Wirkungsgrad der Pumpe wesentlich verbesserte und zu einem geringeren Energieeinsatz führte. Insbesondere konnte eine nachfolgende Vakuumpumpe entfallen.
Für größere Durchsätze wurden Pumpen eingesetzt mit Saugstutzendurchmesser von D8= 400 mm bzw. 475, Druckstutzendurchmesser Dp = 250 mm bzw. 300 mm, Flügelbreiten von b= 110 mm bzw. 120 mm, 4 Flügeln und einer freien Länge des Fluidisierungsrotors von FL = 240 mm bzw. 270 mm. Dies ergibt einer- seits ein λ = 0,55 bzw. 0,56, das wesentlich kleiner als 0,775 ist bzw. unter diesem Grenzwert von 0,775 liegt, sowie das Verhältnis Ds/FL von 1 ,67 bzw. 1 ,76, das wesentlich größer als 1 ,3 bzw. 1 ,39 ist. Bei größeren Pumpen mit Druckstutzendurchmessern größer 250 mm hat es sich gezeigt, dass sich die Geometrie des Fluidisierungsrotors bei gleich bleibender Leistung nur mehr unwesentlich ändert.
Auch hier kann eine nachfolgende Vakuumpumpe entfallen, was zu großen
Energieeinsparungen aber auch zu Einsparungen bei den Investitionskosten führt.
Durch die relativ breiten und auch relativ langen und weit in das Standrohr reichenden Flügel des Fluidisierungsrotors wird sehr gut das Gas aus der
Suspension abgeschieden und durch den erzeugten Druck ausgetragen.
Die Erfindung ist nicht durch die Beispiele beschränkt. Es können auch z.B. andere Abmessungen gewählt werden, die stark abhängig von der Größe und der Förderleistung der Pumpe sind. Wesentlich sind jedoch die grundsätzliche Ausbildung des Fluidisierungsrotors und die Anordnung im Pumpengehäuse/Saugstutzen, wodurch der Fluidisierungsrotor das abgeschiedene Gas aus der Pumpe hinauspresst und keine zusätzlichen Einrichtungen zu einer Vakuumerzeugung mehr nötig sind.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Pumpen von gashaltigen Suspensionen, insbesondere Faserstoffsuspensionen, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Fluidisierungsrotor mit einem oder mehreren Flügeln in Richtung der Rotation auf das Laufrad gesehen an der Oberseite der Flügel Zonen niederen Druckes und an der Unterseite der Flügel Zonen höheren Druckes erzeugt werden, dass das Gas an den Zonen niederen Druckes aus der Suspension abgeschieden und mittels des durch den Fluidisierungsrotor, insbesondere im Saugstutzen der Pumpe, erzeugten Drucks zum Pumpenlaufrad gefördert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidisierungsrotor einen Druck erzeugt, der das Gas ohne Absaugeinrichtung aus der Pumpe abführt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsgeschwindigkeit der Suspension im Saugstutzen zwischen 0,5 m/s und 4,0 m/s, vorzugsweise zwischen 1 ,0 m/s und 3,0 m/s, beispielsweise weniger als 3 m/s beträgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas durch Öffnungen im Pumpenlaufrad in einen Abscheideraum geführt wird.
5. Vorrichtung zum Pumpen von gashaltigen Suspensionen, insbesondere Faserstoffsuspensionen, mit einem Fluidisierungsrotor mit einem oder mehreren Flügeln und einem Pumpenlaufrad und einem Druckstutzen, wobei der Fluidisierungsrotor in den Saugstutzen der Pumpe ragt und eine Nabe aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Saugstutzendurchmesser (Ds) zu freier Länge (FL) des Fluidisierungsrotors folgender Gleichung genügt: Ds/FL > 0,0024 * Dp + 0,7 worin Ds den Saugstutzendurchmesser
FL die freie Länge des Fluidisierungsrotors (Gesamtlänge - Länge der Nabe) Dp den Druckstutzendurchmesser bezeichnet.
6. Vorrichtung zum Pumpen von gashaltigen Suspensionen, insbesondere Faserstoffsuspensionen, mit einem Fluidisierungsrotor mit einem oder mehreren Flügeln und einem Pumpenlaufrad und einem Druckstutzen, wobei der Fluidisierungsrotor in den Saugstutzen der Pumpe ragt und eine Nabe aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Streckungsverhältnis λ folgender Gleichung genügt: λ < -0,0055 * Dp + 2,15 für Dp < 250 mm und λ < 0,775 für Dp >250 mm worin das Streckungsverhältnis λ definiert ist als freie Länge (FL) des Fluidisierungsrotors (Gesamtlänge - Länge der Nabe) / Flügelbreite (b) / Anzahl der Flügel (n) und Dp den Druckstutzendurchmesser bezeichnet
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorlänge (Lsp) im Saugstutzen größer als 0,5 Saugstutzendurchmesser (Ds), vorzugsweise größer als 0,6 Saugstutzendurchmesser (Ds) ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Länge (IN) der Nabe (17) des Fluidisierungsrotors (5) zur Länge (L) des
Saugstutzens (18) zwischen 0,9 und 1 ,1 , vorzugsweise etwa 1 ,0 beträgt und sich die Flügel (6) des Fluidisierungsrotors (5) bis zum Pumpenlaufrad (3) erstrecken.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügel (6) bandförmig ausgebildet sind und die Krümmung der Oberfläche der Flügel (6) vom Eintrittsende (7) in Richtung zum Pumpenlaufrad (3) abnimmt.
10.Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmung der Oberfläche der Flügel (6) vom Eintrittsende (7) in Richtung zum Pumpen- laufrad (3) kontinuierlich abnimmt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmung der Oberfläche der Flügel (6) vom Eintrittsende (7) in Richtung zum Pumpenlaufrad (3) linear abnimmt.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Flügel (6) am Eintrittsende (7) nahezu senkrecht zur Achse angeordnet ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Flügel (6) am Austrittsende (8) in einem flachen
Winkel zur Achse in die Flügel (4) des Pumpenlaufrades (3) übergeht.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpenlaufrad (3) weitere Flügel (9) zur Förderung der entgasten Faserstoffsuspension aufweist, die zwischen den mit den am Fluidisierungsrotor (5) angebrachten Flügeln (6) verbundenen Flügeln (4) angeordnet sind.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass im Pumpenlaufrad (3) an der Unterdruckseite der Flügel (4) Öffnungen (11) vorgesehen sind.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (11) mit einem Abscheideraum (12) in Verbindung stehen.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidisierungsrotor (5) vier Flügeln (6) aufweist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidisierungsrotor (5) am Eintrittsende (7) im Zentrum frei ist.
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