[0001] Die Erfindung betrifft einen Sortierer zur Reinigung einer Faserstoffsuspension,
wobei ein zylindrisches Sieb vorgesehen ist.
[0002] Sortierer sind in der Papierindustrie eingesetzte Maschinen zur Reinigung einer Stoffsuspension,
die aus Wasser, Faserstoffen und Schmutzpartikeln besteht. Dabei wird ein Zulaufstrom
über eine Siebvorrichtung geführt, wobei der Akzeptstrom, bestehend aus Wasser und
Fasern, durch das Sieb hindurchströmt. Ein Teilstrom, genannt Rejektstrom, bestehend
aus Wasser, Fasern und Schmutzstoffen, wird im allgemeinen an dem dem Zulaufstrom
gegenüberliegenden Ende abgezogen. Somit erfolgt bei den Sortierern eine Auftrennung
von in Flüssigkeit vorliegenden festen Partikeln. Im Gegensatz dazu wird bei der Filtration
die Flüssigkeit vom Feststoff abgetrennt. Im allgemeinen ist ein derartiger Sortierer
rotationssymetrisch ausgeführt und besteht aus einem Gehäuse mit einem tangential
angeordneten Zulauf, einem zylindrischen Siebkorb, meist mit Löchern oder senkrechten
Schlitzen versehen und einem sich drehenden Rotor. Die Aufgabe des Rotors besteht
in der Freihaltung der Siebschlitze, was durch knapp an der Sieboberfläche rotierende
Flügel erreicht wird. Der Akzeptstrom wird in einem sogenannten Akzeptraum, der oft
konisch ausgeführt ist, gesammelt und an einer Stelle radial abgezogen. Der Rejekt-Strom
wird im allgemeinen an der dem Zulauf gegenüberliegenden Seite des Siebkorbes in einem
meist ringförmigen Rejektraum geführt und aus diesem tangential abgezogen. Ein derartiger
Sortierer ist z.B. aus der US 4,268,381 bekannt. Der Nachteil dieser Sortiermaschinen
besteht darin, daß durch einen relativ groß ausgeführten Rejektraum die Gefahr des
Verstopfens bei geringen Strömungsgeschwindigkeiten auftritt. Weiters tritt eine ungleichmäßige
Anströmung des Siebkorbes sowie ungleichmäßige Strömungsbedingungen im Akzeptraum,
speziell im Bereich des Gutstoffaustritts, auf.
[0003] Ziel der Erfindung ist es daher, eine Verbesserung der Strömungsverhältnisse im Sortierer
zu schaffen, um damit eine Verringerung der eingesetzten Energie bei gesteigerter
Produktion und Schmutzabscheidung zu erreichen.
[0004] Die Erfindung ist daher dadurch gekennzeichnet, daß der Akzeptraum doppel-konisch
ausgestaltet ist und sich in Strömungsrichtung der Faserstoffsuspension konisch erweitert.
So wird eine gleichmäßige Strömungsgeschwindigkeit und damit optimale Energienutzung
erzielt.
[0005] Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sich
der Akzeptraum ab der Mündung des Akzeptauslasses konisch zum Rejektauslass hin verjüngt.
Dadurch kann eine gleichbleibende Strömungsgeschwindigkeit im gesamten Akzeptraum
erreicht werden.
[0006] Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der
Sortierer als Doppelmaschine ausgebildet ist.
[0007] Eine günstige Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Zulauf
axial durch den Rotor erfolgt.
[0008] Eine günstige Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der antriebsseitige
Rotorteil in seiner Höhe gleich oder größer als der an- und durchgeströmte, der Antriebsseite
abgewandte Rotorteil ist.
[0009] Eine günstige Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Zulauf
mittig von der Seite erfolgt.
[0010] Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der
Akzeptauslaß zweifach vorgesehen ist.
[0011] Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der
Sortierer liegend angeordnet ist.
[0012] Eine günstige Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß zur Vorsortierung
ein mit dem Rotor mitdrehender Siebkorb im Zulaufbereich vorgesehen ist, wobei auch
im Vorsortierbereich rotierende Flügel vorgesehen sein können.
[0013] Eine günstige Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß am Rotor
mehrere Flügel in der Höhe und/oder am Umfang verteilt vorgesehen sind.
[0014] Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß im
Zulaufbereich zwischen Rohrstutzen und dem Ende des Rotors ein stationärer Einbau
vorgesehen ist, der rotationssymetrisch ausgeführt sein kann. Dadurch wird eine wesentliche
Verbesserung der Strömungsverhältnisse und in weiterer Folge eine Verringerung der
eingesetzten Energie erreicht.
[0015] Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der
Einbau ein Kegel, ein Kegelstumpf, Halbkugel, Kugelsegment, Kugelschicht, Paraboloid
oder zweischaliges Hyperboloid ist.
[0016] Eine günstige Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß bei einem
Einbau als Kegel oder Kegelstumpf der Kegelwinkel α zwischen 10° und 60° beträgt.
[0017] Eine günstige Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Achse
des Zulaufstutzens parallel zum Kegelmantel angeordnet ist. Dadurch kann die Strömung
besser geführt werden und die Energieverluste weiter verringert werden.
[0018] Eine günstige alternative Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
daß der Einbau ein spiralförmiger Körper ist, wobei die Steigung der Spirale derart
gewählt werden kann, daß die Strömungsgeschwindigkeit im Zulaufbereich über der gesamten
Sortierkorbbreite konstant ist.
[0019] Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der
Einbau zentrisch angeordnet ist.
[0020] Die Erfindung wird nun im folgenden an Hand der Zeichnungen beispielhaft beschrieben,
wobei Fig. 1 eine Ausgestaltung der Erfindung, Fig. 2 eine alternative Ausgestaltung
der Erfindung, Fig. 3 eine Ausführung einer Doppelmaschine, Fig. 4 den Bereich für
eine integrierte Vorsortierung, Fig. 5 ein Diagramm der Abhängigkeit der spezifischen
Energie zur Siebdurchströmung und Fig. 6 ein Diagramm der Schmutzpunktreduktion zur
Siebdurchströmung darstellt.
[0021] Fig. 1 zeigt einen Sortierer 1, dem durch einen Zulaufstutzen 2 eine Faserstoffsuspension
zur Reinigung zugeführt wird. Im Bereich des Zulaufes ist ein Einbau 3 vorgesehen,
der hier als Kegelstumpf dargestellt ist. Die "Spitze" des Kegelstumpfes weist hier
in Richtung des Rotors 4. Zur optimalen Umlenkung beträgt der Flankenwinkel α des
Kegelstumpfes zwischen 10° und 60°. Die Faserstoffsuspension tritt in den Raum zwischen
Rotor 4 und Sieb 5 ein und wird durch das Sieb hindurch in den Akzeptraum 6 gefördert.
Das Gehäuse des Akzeptraumes ist doppelkonisch ausgeführt, d.h., das Gehäuse verjüngt
sich etwa ab der Oberkante des Akzeptauslasses 7 konisch zum Rejektraum hin , wobei
der Winkel des Akzeptraumes für eine gleichbleibende Strömungsgeschwindigkeit bei
angenommener gleichförmiger Ausströmung durch das Sieb ausgelegt ist.
[0022] Der Rotor 4 des Sortierers 1 ist dabei für eine gleichmäßige Siebanströmung , die
ein geringes Eindickverhalten über der Siebhöhe bedingt, ausgelegt. Er weist die Form
einer Parabel auf, so daß die achsiale Strömungsgeschwindigkeit innerhalb des Siebkorbes
bei angenommener gleichförmiger Ausströmung durch das Sieb konstant bleibt. Alternativ
kann die Form des Rotors auch über eine Konusform angenähert werden.
[0023] Um das Rejekt entsprechend abführen zu können, wird der Rejektraum derart ausgestaltet,
daß Strömungsgeschwindigkeiten größer 2,5 m / sek mit oder ohne zusätzlicher Einbringung
von Rührenergie durch den Rotor vorliegen. Dadurch wird eine Verstopfung praktisch
vermieden.
[0024] Fig. 2 zeigt eine analoge Anordnung eines Sortierers 1, wobei hier der Zulaufstutzen
2 so angeordnet ist, daß die Suspension parallel zur Wand des Kegelstumpfes 3 zugeführt
wird. Dadurch kann der Energieverlust, der sonst bei Strömungsumlenkung vorhanden
ist, vermieden werden.
[0025] Fig. 3 zeigt die Ausführung einer Topmaschine, wie sie für hohe Produktionsleistungen
ausgeführt wird. Dabei wird der Rotor z.B. als Doppelparabel-Rotor 4, 4' oder Doppelkegelrotor
ausgeführt. Auch der Rejektabzug 8, 8' und der Siebkorb 5, 5' ist in zweifacher Ausfertigung
vorgesehen. Auch hier ist der Akzeptraum 6, 6' doppelkonisch ausgeführt, d.h. wiederum,
daß sich das Gehäuse ca. von der Oberkante des Akzeptauslasses zum Rejektraum hin
konisch verjüngt. Die Stoffsuspension wird hier wiederum über den Zufuhrstutzen 2
zugeführt und in der dargestellten Ausführungsform axial durch den Rotor geführt.
Bei dieser Art der Anströmung ist der antriebsseitige Rotorteil 4 in der Höhe L1 gleich
oder größer als der an- und durchgeströmte, der Antriebsseite abgewandte Rotorteil
4' mit der Höhe L2. Die Suspension tritt im mittleren Bereich durch Öffnungen 9 aus
dem durchströmten Rotorteil 4' aus und wird hier in beide Richtungen verteilt. Sie
tritt wie bei einem einfachen Sortierer durch den Siebkorb 5, 5' hindurch in den Akzeptraum
6, 6', der hier ebenfalls doppelkonisch ausgeführt ist. Das Rejekt strömt sowohl nach
oben als auch nach unten und wird hier in einem Rejektraum 8, 8' aus der Maschine
abgeführt. Bei einer anderen Ausführungsform kann der Zulauf auch mittig von einer
Seite her erfolgen. Der Akzeptauslaß kann entweder zweifach, d.h. oben (7') bzw. unten
(7) oder auch einfach mittig angebracht sein. Die Sortiermaschine kann dabei auch
in liegender Form ausgeführt werden.
[0026] Fig. 4 zeigt nun den oberen Teil eines Sortierers 1 mit einer integrierten Vorsortierung.
Hierbei wird dem Sortierer 1 über den Zulaufstutzen 2 die Faserstoffsuspension zugeführt.
Um im Bereich der Vorsortierung eine Schwerteilabscheidung durchzuführen, ist im oberen
Bereich des Sortierers 1 ein Vorsortierbereich 10 vorgesehen, in den die Suspension
durch ein Sieb 11 hindurchtritt. Damit können spezifisch schwere Teile und großflächige
Verunreingigungen, die aus verschmutzten bzw. hoch verschmutzten Faserstoffen resultieren,
gut entfernt werden. Außerhalb des Siebes 11 läuft ein Rotor 12 mit, der mit dem Rotor
4 über einen Fortsatz 13 verbunden ist. Die Schwerteile verlassen den Vorsortierbereich
durch einen Stutzen 14. Der Rotor 12 kann im Vorsortierbereich 10 sowohl im Zulaufstrom
(wie dargestellt) oder auch im Akzeptstrom, der dann einer weiteren Feinsortierung
im unteren Bereich des Sortierers 1 zugeführt wird, laufen. Läuft der Rotor 12 im
Zulaufstrom, so werden durch die rotierenden Reinigungsflügel des Rotors 12 die stark
abrasiv wirkenden Schwerteile abgehalten auf der Oberfläche des Siebes 11 aufzuschlagen
und diese zu beschädigen.
[0027] Hiebei werden die spezifisch schweren Teile nach außen zentrifugiert. Damit wird
einerseits eine längere Standzeit der Siebkörbe im Vorsortierbereich erzielt, anderseits
wird durch die gezielte Barriere mittels Vorsortierkorb eine nachhaltige Abhaltung
von Schwerteilen im zentrifugalen Nachsortierbereich erreicht. Dies bewirkt, daß die
Rotoren, da sie im Gutstoff der ersten Stufe rotieren, länger an den Anlaufkanten
belastet werden, eine geringere Abrasion und Energieaufnahme aufweisen und damit näher
zur Sieboberfläche des Siebes 5 angestellt werden können, ohne daß Beschädigungen
des Rotors oder der Sieboberfläche ausgelöst werden. Die getrennte Abführung von groben
und kleineren Verunreinigungen führt zur Leistungssteigerungen (Durchsatz und Effektivitätssteigerung)
gegenüber herkömmlichen Sortiermaschinen. Für hohe Produktionsleistungen kann auch
diese Variante mit einem Doppelkegelrotor ausgeführt werden.
[0028] Fig. 5 zeigt das Diagramm des Energiebedarfs über die Siebdurchströmung, wobei hier
eine Kurve für bisherige Sortierer und eine Kurve für den Sortierer gemäß der Erfindung
mit einem kegeligen Einbau im Zulaufraum dargestellt ist.
[0029] In Fig. 6 ist die Schmutzpunktreduktion über der Siebdurchströmung dargestellt. Hier
ist erkennbar, daß durch einen kegeligen Einbau im Zulaufraum auch die Schmutzpunktreduktion
wesentlich erhöht werden konnte, bei gleichzeitiger Senkung des spezifischen Energiebedarfs.
1. Sortierer zur Reinigung einer Faserstoffsuspension, wobei ein zylindrisches Sieb vorgesehen
ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Akzeptraum (6, 6') doppel-konisch ausgestaltet
ist und sich in Strömungsrichtung der Faserstoffsuspension erweitert.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Akzeptraum (6,
6') ab der Mündung des Akzeptauslasses (7, 7') konisch zum Rejektauslass (8, 8') hin
verjüngt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sortierer (1)
als Doppelmaschine ausgebildet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zulauf axial durch den
Rotor (4) erfolgt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der antriebsseitige Rotorteil
(4) in seiner Höhe gleich oder größer als der an- und durchströmte, der Antriebsseite
abgewandte Rotorteil (4') ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennezeichnet, daß der Zulauf mittig von der
Seite erfolgt.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Akzeptauslaß
(7, 7') zweifach vorgesehen ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Sortierer
(1) liegend angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vorsortierung
ein mit dem Rotor (12) mitdrehender Siebkorb (11) im Zulaufbereich vorgesehen ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Vorsortierbereich (10)
rotorierende Flügel vorgesehen sind.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß am Rotor
(4, 4') mehrere Flügel in der Höhe und/oder Umfang verteilt vorgesehen sind.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Zulaufbereich
zwischen Rohrstutzen (2) und dem freien Ende des Rotors (4) ein stationärer Einbau
(3) vorgesehen ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Einbau (3) rotationssymetrisch
ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Einbau (3) ein Kegel,
Kegelstumpf, Halbkugel, Kugelsegment, Kugelschicht, Paraboloid oder zweischaliges
Hyperboloid ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, mit einem Einbau (3) als Kegel oder Kegelstumpf, dadurch
gekennzeichnet, daß der Kegelwinkel α zwischen 10° und 60° beträgt.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse des Zulaufstutzens
parallel zum Kegelmantel angeordnet ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Einbau (3) ein spiralförmiger
Körper ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung der Spirale
derart gewählt wird, daß die Strömungsgeschwindigkeit im Zulaufbereich über der gesamten
Sortierkorbbreite konstant ist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Einbau
(3) zentrisch angeordnet ist.