Drucksortierer zum Sieben einer Papierfaserstoffsuspension und Siebräumer für einen solchen

Abstract

 Der Drucksortierer dient dem Sieben (Sortieren oder Klassieren) einer Papierfaserstoffsuspension. Der Drucksortierer ist mit einem Siebelement (2) ausgestattet, relativ zu dem sich ein Siebräumer (8) bewegen lässt Erfindungsgemäß ist der Siebräumer (8) mit unterschiedlichen Räumelementen, über die Axialerstreckung des Siebelementes (2) betrachtet, ausgestattet, deren Räumwirkung in Richtung der Transportströmung (T) der Papierfaserstoffsuspension ansteigt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Drucksortierer gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Drucksortierer werden bei der Aufbereitung von Papierfaserstoffsuspensionen eingesetzt, und zwar um die Faserstoffsuspension in einer Nasssiebung zu bearbeiten. Dazu enthält ein solcher Drucksortierer ein Siebelement, das mit einer Vielzahl von Öffnungen versehen ist. Die in der Suspension enthaltenen Fasern sollen durch die Öffnungen hindurchtreten, während die nicht gewünschten festen Bestandteile daran abgewiesen und aus dem Sortierer wieder herausgeleitet werden. Denkbar ist auch der Einsatz zur Trennung unterschiedlicher Faserbestandteile, also der kürzeren von den längeren Fasern. Als Sortieröffnungen werden in der Regel runde Löcher verwendet oder Schlitze. In den meisten Fällen werden Drucksortierer der hier betrachteten Art mit Siebräumern versehen, die an dem Sieb vorbeibewegte Räumflächen aufweisen. Dadurch wird in an sich bekannter Weise das Zusetzen der Sieböffnungen verhindert.

[0003] Aus der WO 98/53135 ist ein Siebräumer bekannt geworden, der mit Flügelelementen für die Räumung des Siebes versehen ist Diese Flügelelemente haben ein hydrodynamisches Profil, das sich über die ganze Länge des Siebelementes, eines Siebkorbes, erstreckt. Durch die Relativbewegung zur umgebenden Suspension gibt das Flügelelement vorne einen Druck- und dahinter einen Saugimpuls auf das zu räumende Sieb ab. Dadurch wird ein Teil der Suspension, die am Sieb abgewiesen wurde oder bereits das Sieb als Gutstoff passiert hat, zurückgesaugt, wodurch die Sieböffnungen freigehalten bzw. freigemacht werden. Um den an sich bekannten unterschiedlichen Feststoffgehalten ("Konsistenz") der Faserstoffsuspension an verschiedenen Zonen des Siebelementes Rechnung zu tragen, ist der Querschnitt der Flügelelemente unterschiedlich gestaltet. Die Einflussmöglichkeit dieser Maßnahme ist jedoch sehr beschränkt.

[0004] Die US 3,586,172 zeigt einen Drucksortierer, dessen Rotor in vier verschiedene Zonen unterteilt ist Nach einer ersten Zone, die nur der Beschleunigung des Stoffes dient gelangt die Suspension in eine Sortierzone, bei der der Rotor mit Erhebungen ausgestattet ist, die die Fasersuspension fluidisieren und die Bildung von Faserflocken ("dusters") verhindern sollen. Die nachfolgende Sortierzone weist ähnlich der ersten Zone Vertiefungen im Rotor auf, die für die Erhaltung der Geschwindigkeit sorgen und dadurch Verstopfungen ("plugging") verhindern sollen. Der Räumeffekt solcher Vertiefungen ist jedoch bei dem hier vorliegenden Stoff gering.

[0005] In der EP 0 289 020 wird vorgeschlagen, die zu schnelle Eindickung des Rückstandes durch einen Rotor zu verhindern oder zu reduzieren, der den Axialtransport längs des Siebkorbes beschleunigt. Hierzu weist der Rotor eine Vielzahl von Vorsprüngen ("bulges") auf mit schrägen Flächen zur Erzeugung von Axialkomponenten. Dabei werden die Axialimpulse in unterschiedlicher Stärke je nach Axialposition des betrachteten Vorsprungs erzeugt.

[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Drucksortierer zu schaffen, der mit einem speziellen Siebräumer am gesamten Siebelement einen guten Sortiereffekt begünstigt und besonders robust ist, d.h. dabei einen großen Durchsatz ermöglicht und außerdem auch für Suspensionen geeignet ist, deren Stoffdichte über 2 % liegt.

[0007] Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmale vollständig gelöst.

[0008] Der Erfindungsgegenstand entfaltet seine besonders vorteilhafte Wirkung dadurch, dass der darin eingesetzte Siebräumer mit einer Anzahl von Räumelementen versehen ist welche je nach ihrer Position Unterschiede aufweisen. Zwar ist die Form der verwendeten Räumelemente an sich aus dem Stand der Technik bekannt Es ergeben sich jedoch aus ihrer Kombination in der angegebenen Weise beträchtliche Vorteile. Neu ist, dass im Verlauf der Transportströmung, also auf dem Wege, den die eingeströmte Faserstoffsuspension am Siebelement entlang ausführt, bis die nicht durch das Siebelement hindurchgelangten Anteile im Rejektauslass den Apparat wieder verlassen, die Siebräumung mit ansteigender Räumwirkung durchgeführt wird, und zwar durch unterschiedlich ausgestaltete Räumelemente. Für die Sortierwirkung sind nämlich nicht nur Größe und Form der Sortieröffnungen im Siebelement wichtig, sondern auch die Form der Räumelemente, die die Freihaltung des Siebelementes bewerkstelligen. Räumelemente erzeugen an den Sieböffnungen Druck- und Saugimpulse, wobei die Saugimpulse der Räumung, also Siebfreihaltung dienen. Bei den Räumelementen kann man mehrere Arten unterscheiden, welche einen grundsätzlich unterschiedlichen Aufbau haben. So können z.B. hydrodynamisch wirksame umströmte Flügel in dem Zwischenraum zwischen Rotor und Siebelement relativ zur Suspension bewegt werden, wodurch gezielt solche Druck- und Saugerscheinungen auftreten, die den Durchsatz begünstigen. Eine andere Möglichkeit ist das Aufsetzen von im wesentlichen kugelabschnittsförmigen Erhebungen, sogenannten "bumps", auf einen Rotorgrundkörper oder des Aufsetzen von Erhebungen, welche eine mehr oder weniger ausgeprägte Keilform aufweisen. Es besteht auch die Möglichkeit, den Rotorgrundkörper nicht mit rundem Querschnitt auszuführen, sondern oval oder in Form eines abgerundeten Polygones, z.B. Dreiecks, ihn also mit einer Außenkontur zu versehen, welche einen unterschiedlichen Abstand zur Mitte des Rotors aufweist ("Lobed Rotor"). Der Einfluss, den die verschiedenen Räumelemente auf Sortiercharakteristik und Durchsatz haben, beschreibt z.B. der Fachaufsatz R. Rienecker: "Sortierung - ein Werkzeug zur Sticky-Entfernung: Maschinen" (Wochenblatt für Papierfabrikation, Heft 17 und 18, 1997, Seiten 787 bis 793, 855 bis 859). Diese hier an Hand von geräumten Siebkörben beschriebenen Ausgestaltungsmöglichkeiten bestehen natürlich auch bei Siebräumern, welche ebene Siebe frei halten sollen.

[0009] Beim Rotor des erfindungsgemäßen Drucksortierers sind die verschiedenen Räumelemente so angeordnet, dass die Siebräumwirkung in den verschiedenen Räumzonen im Verlauf der Transportströmung gesteigert wird. Die Papierfasersuspension ist unmittelbar nach dem Einlauf in den Drucksortierer relativ dünn und hat einen hohen Gehalt an Fein- und Füllstoffen. Daher sind die Anforderungen an die Siebräumung geringer als im späteren Verlauf. Eine geringere Räumwirkung dient in der Regel der Sortierqualität, also der Trennschärfe. Mehr Fasern gelangen in den Gutstoff. Würden dagegen in dieser ersten Zone zuviel von diesen Fein- und Füllstoffen durch das Sieb abfließen, so fehlten diese als Schmier- und Trägermaterial in den nachfolgenden Sortierzonen. Durch die Erfindung wird der Sortiereffekt also dahingehend vergleichmäßigt, dass in größeren Bereichen des Sortierers eine günstige Mischung aus Fasern und Feinstoffen vorhanden ist. Wichtig ist das für die "Rettung" der Langfasern, die sonst zu leicht dauerhaft abgewiesen, also in den Rejekt des Drucksortierers gelangen würden.

[0010] Mit der Erfindung kann auch die Durchdrücktendenz in Transportrichtung gesteigert werden. Damit ist folgendes gemeint: Die Trenngrenze zwischen den abgewiesenen und durchgelassenen Anteilen an einem Siebelement wird bei zunehmender Räumwirkung derart verschoben, dass Anteile, die bei schwächerer Durchdrücktendenz im Rückstand verbleiben, bei stärkerer Tendenz in den Durchgang gelangen. In diesem Zusammenhang ist es günstig, dass die Räumelemente, die eine hohe Durchdrücktendenz haben, z.B. solche mit keilförmigen Erhebungen oder einer Dreieckskontur, nur in einem kleinen Bereich des Siebkorbes angewendet werden, also dort, wo die erzielbaren Vorteile größer sind als die Nachteile. Außerdem sind sie selbst besonders robust und rufen ihrerseits an dieser besonders gefährdeten Stelle des Siebelementes nur eine geringe Belastung durch Biegewechselspannungen hervor. Es kann auch sinnvoll sein, die ansteigende Räumwirkung mit abfallender Durchdrücktendenz zu verbinden, z.B. wenn in den stromabwärtigen Räumzonen eine zu starke Schmutzanreicherung auftritt.

[0011] Der Siebräumer kann mit Vorteil modular aufgebaut sein. Er besteht dann aus mehreren miteinander lösbar verbundenen Teilen, welcher jeweils z.B. eine Räumzone bildet. So lassen sich Räumzonen sinnvoll kombinieren und auf den Anwendungsfall abstimmen, z.B. indem die Reihenfolge von Räumzonen geändert wird. Verschlissene Teile können leicht ausgewechselt werden.

[0012] Es ist auch möglich, die bisher beschriebene erfindungsgemäße Ausgestaltung des Siebräumers zu kombinieren mit einer speziellen Charakteristik des Siebelementes. Wie z.B. in der DE 44 32 842 beschrieben ist, kann ein Siebelement mit Sieböffnungen versehen sein, welche in Richtung der Transportrichtung stetig oder absatzweise verkleinert werden. Dadurch wird der beim Durchlauf durch den Sortierer größer werdenden Schmutzfracht Rechnung getragen. Es lassen sich auf diese Weise beste Sortiergüte, hoher Durchsatz und Betriebssicherheit miteinander kombinieren.

[0013] Die Erfindung und ihre Vorteile werden erläutert an Hand von Zeichnungen. Dabei zeigen:

Fig. 1

den Erfindungsgegenstand in schematischer, perspektivischer Darstellung;

Fig. 2 bis 5

jeweils Varianten eines im Erfindungsgegenstand verwendbaren Siebräumers;

Fig. 6 und 7

jeweils eine andere Form eines geeigneten Siebräumers.

[0014] In Fig. 1 erkennt man einen erfindungsgemäßen Drucksortierer mit einem Siebelement 2, hier in Form eines zylindrischen Siebkorbes, welches den Innenraum des Drucksortierers in einen Zulaufraum 3 und einen Gutstoffraum 4 aufteilt. In den Zulaufraum 3 kann über einen Suspensionszulauf 5 die Faserstoffsuspension S zugeführt werden. Bei dem hier verwendeten Drucksortierer erhält sie einen Drehimpuls, der sie in eine Umfangsbewegung versetzt. Zusätzlich hierzu wird in Folge des anliegenden Druckgefälles zwischen dem oben gezeichneten Suspensionszulauf 5 und dem unten liegenden Rejektauslauf 7 eine Transportströmung T, durch einen senkrecht nach unten gerichteten Pfeil symbolisiert, erzeugt. Auf dem Weg der Transportströmung T wird ein großer Teil der Faserstoffsuspension S bestimmungsgemäß durch das Siebelement 2 in den Gutstoffraum 4 abgeleitet. Dabei tritt auch zumindest ein großer Teil der in der Faserstoffsuspension S enthaltenen Papierfasern in den Gutstoffraum 4 über. Um zu verhindem, dass die Öffnungen des Siebelementes 2 verstopft werden, ist ein an sich bekannter Siebräumer 8 eingesetzt, der sich relativ zum Siebelement 2 bewegen lässt Erfindungsgemäß sind die am Siebräumer 8 verwendeten Räumelemente so gestaltet, dass sich, in Richtung der Transportströmung T gesehen, mehrere Räumzonen 9, 10, 11 und 12 ausbilden, welche jeweils unterschiedliche Räumelemente aufweisen. Der Siebräumer 8 der hier dargestellten Ausführungsform enthält insgesamt vier verschiedene Räumzonen, wobei die erste Räumzone 9 mit Kugelabschnitten 13, die zweite Räumzone 10 mit hydrodynamischen Strömungsprofilen 14, die dritte Räumzone 11 mit keilförmigen Erhebungen 15 und die letzte Räumzone 12 mit einem umlaufenden Polygon 16 versehen ist. Diese hier dargestellte Reihenfolge ist zwar in vielen Fällen besonders vorteilhaft, aber in der Form nicht die einzige Möglichkeit, die Erfindung zu realisieren. Außerdem kann z.B. auch die Anzahl der Räumzonen variiert werden. Wichtig ist dass die Räumwirkung, welche die Räumelemente ausüben, von Stufe zu Stufe gesteigert wird. Dann ist ein relativ hoher Durchsatz durch den Drucksortierer möglich, da die auf dem Wege der Transportströmung T zunehmenden Widerstände beim Fördern der Suspension durch das Siebelement mit entsprechend stärkerer Wirksamkeit der Räumelemente ausgeglichen werden.

[0015] Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung aus Ansicht von oben eine Räumzone, in der Kugelabschnitte 13 direkt auf einem Grundkörper 8´ aufgesetzt sind. Anzumerken ist, dass diese Kugelabschnitte hier mit geringerer Umfangsgeschwindigkeit betrieben werden als üblich, da sie auf demselben Rotor sind wie die übrigen Räumelemente. Durch diese nochmalige Verringerung der Räumwirkung unterstützen sie die Lösung der gestellten Aufgabe.

[0016] Eine weitere Version zeigt Fig. 3 mit keilförmigen Erhebungen 15, welche ebenfalls ohne Abstand auf dem Grundkörper 8´ befestigt sind. Gemäß Fig. 4 sind hydrodynamische Strömungsprofile 14 verwendbar, die in radialem Abstand am Grundkörper 8´ des Siebräumers 8 befestigt sind. Dabei ist nur eine bestimmte Form eines solchen hydrodynamischen Strömungsprofils gezeigt; bekanntlich gibt es hier auch andere Möglichkeiten, z.B. mit einer größeren Länge in Umfangsrichtung. Fig. 5 zeigt als weitere Variante einen sogenannten "Lobed Rotor", bei dem ein abgerundetes Polygon 16 verwendet wird, welches z.B. - wie hier dargestellt - aus zwei Zylindersegmenten gebildet wird, die jeweils einen Ellipsenabschnitt als Grundfläche haben. Dabei ist die Übergangsstelle benachbarter Zylindersegmente an der Außenkontur unstetig.

[0017] Der in Fig. 1 gezeigte Drucksortierer ist eine relativ aufwendige Ausführungsform der vorgelegten Erfindung. Er weist nämlich vier verschiedene Räumzonen 9, 10, 11 und 12 auf. Nicht immer ist es erforderlich, so weit zu gehen. Die Fig. 6 zeigt ein Beispiel mit lediglich drei verschiedenen Räumzonen 9, 10 und 11. Auch so ist eine in Richtung der Transportströmung T ansteigende Räumwirkung erzielbar.

[0018] Es ist auch denkbar, dass die in Fig. 7 gezeigte Ausführungsform den gestellten technischen Anforderungen bereits vollständig genügt. Bei dieser weist der Siebräumer 8 in der ersten Räumzone 9 hydrodynamische Strömungsproflle 14 auf und in der zweiten Räumzone 10 keilförmige Erhebungen 15. In vielen Anwendungsfällen handelt es sich bei dieser Ausführung um ein technisch-ökonomisches Optimum der Erfindung.

Ansprüche

1. Drucksortierer zum Sieben einer Faserstoffsuspension (S) mit mindestens einem Siebelement (2), welches den Drucksortierer in einen Zulaufraum (3) und einen Gutstoffraum (4) aufteilt,
wobei der Zulaufraum (3) an einem Ende mit einem Suspensionszulauf (5) und an einem anderen Ende mit einem Rejektauslauf (7) zur Erzeugung einer Transportströmung (T) in Verbindung steht, während der Gutstoffraum (4) mit einem Gutstoffrohr (6) verbunden ist,
wobei der Drucksortierer ferner einen Siebräumer (8) aufweist, der zur Siebfreihaltung relativ zum Siebelement (2) bewegbar und im Laufe der Transportströmung (T) mit mehreren Räumelementen versehen ist,
dadurch gekennzeichnet,

dass die Räumelemente in Abhängigkeit ihrer Position bezüglich der Transportströmung (T) in der Weise unterschiedlich ausgestaltet sind,

dass mehrere Räumzonen (9, 10, 11, 12) entstehen, in denen die Räumelemente jeweils unterschiedliche, in Transportrichtung (T) ansteigende Räumwirkung erzielen.

2. Drucksortierer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

dass sich die Räumelemente nicht nur in ihrer geometrischen Ausgestaltung, sondern auch in ihrer Art voneinander unterscheiden.

3. Drucksortierer nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,

dass die Räumelemente einer Räumzone (9, 10) Kugelabschnitte (13) sind, welche direkt auf dem Grundkörper (8´) des Siebräumers (8) befestigt sind.

4. Drucksortierer nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,

dass die Räumelemente einer Räumzone (9, 10, 11, 12) hydrodynamische Strömungsprofile (14) sind, die mit radialem Abstand am Grundkörper (8´) des Siebräumers (8) befestigt sind.

5. Drucksortierer nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,

dass die Räumelemente einer Räumzone (10, 11, 12) keilförmige Erhebungen (15) sind, die direkt auf dem Grundkörper (8´) des Siebräumers (8) befestigt sind.

6. Drucksortierer nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,

dass das Siebelement (2) zylindrisch ist und dass die Räumelemente einer Räumzone (11, 12) durch mindestens ein umlaufendes, abgerundetes Polygon (16) gebildet werden, dessen Außenkontur in Abhängigkeit vom Umfang unterschiedliche Abstände zur Mitte des Siebräumers (8) aufweist.

7. Drucksortierer nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,

dass das abgerundete Polygon (16) aus mehreren Zylindersegmenten besteht, die so zueinander angeordnet sind, dass ihre Außenkontur unstetig verläuft.

8. Drucksortierer nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,

dass die Durchdrücktendenz der Räumzonen (9, 10, 11, 12) in Richtung der Transportströmung (T) zunimmt

9. Drucksortierer nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,

dass Kugelabschnitte (13) die dem Suspensionszulauf (5) am nächsten liegende erste Räumzone (9) bilden.

10. Drucksortierer nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,

dass die hydrodynamischen Strömungsprofile (14) die in Richtung der Transportströmung (T) zweite Räumzone (10) bilden.

11. Drucksortierer nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,

dass die keilförmigen Erhebungen (15) die in Richtung der Transportströmung (T) dritte Räumzone (11) bilden.

12. Drucksortierer nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet,

dass das Polygon (16) die in Richtung der Transportströmung (T) letzte Räumzone (12) bildet

13. Drucksortierer nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,

dass das Siebelement (2) mit Öffnungen versehen ist, welche stromabwärts, bezüglich der Transportströmung (T), kleiner sind als stromaufwärts.

14. Drucksortierer nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,

dass das Siebelement (2) Schlitze aufweist, deren Weite stromabwärts enger ist.

15. Drucksortierer nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,

dass das Siebelement (2) runde Löcher aufweist, deren kleinster Durchmesser stromabwärts kleiner ist.

16. Drucksortierer nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,

dass der Siebräumer (8) aus mehreren lösbar miteinander verbundenen Modulen besteht, welche jeweils mindestens eine Räumzone (9, 10, 11, 12) enthalten.

17. Drucksortierer nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet,

dass die verschiedenen Module in ihrer Anordnung miteinander austauschbar sind.

18. Siebräumer (8) für einen Drucksortierer nach einem der voranstehenden Ansprüche, welcher einen im wesentlichen zylindrischen Grundkörper (8´) aufweist, auf dem mehrere Räumelemente so angebracht sind, dass sie sich radial vom Grundkörper (8´) nach außen erstrecken,
dadurch gekennzeichnet,

dass die Räumelemente gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17 ausgestaltet sind.

Zeichnung