Verfahren und Vorrichtung zum Fraktionieren einer papierfaserhaltigen Suspension

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Fraktioniervorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8.

[0002] Es ist bekannt, dass wässrige Papierfasersuspensionen durch Nasssiebverfahren fraktioniert werden können. Dabei können unterschiedliche Verfahrensziele verfolgt werden, und zwar erstens die sogenannte Sortierung, d.h. die Entfernung von unerwünschten Bestandteilen aus der Papierfasersuspension oder zweitens die Faserfraktionierung, also Aufteilung der Papierfasern selbst auf mehrere Fraktionen. Während der Sortiervorgang bei vielen Störstoffen mit sehr gutem Trenneffekt möglich ist, ergeben sich bei den weichen, klebenden Verunreinigungen, den Stickies, erhebliche Probleme bezüglich des Trenneffektes. Bei der Faserfraktionierung werden bestimmte Eigenschaften der Papierfasern, z.B. Länge, Dicke oder Flexibilität als Trenncharakteristikum herangezogen. Ein solches Verfahren ermöglicht die Gewinnung von Faserstoffen mit speziellen Eigenschaften aus Fasergemischen wie z.B. Altpapier. Aber auch native Rohstoffe können entsprechend ihren Fasereigenschaften fraktioniert werden. In der Regel wird bei der Faserfraktionierung eine Aufkonzentrierung der Langfasern im Überlauf des Siebes und eine Aufkonzentrierung der Kurzfasern im Durchlauf des Siebes erreicht. Bisher sind bei Verfahren zur Faserfraktionierung Trennschärfe und/oder Durchsatz in vielen Fällen nicht ausreichend.

[0003] Die Vorrichtungen, die man zum Sortieren einerseits und zum Faser-Fraktionieren andererseits einsetzt, sind in ihrem Aufbau sehr ähnlich. Bekanntlich wird fast immer ein Siebräumer relativ zum Sieb in dichtem Abstand vorbeibewegt, um das Verstopfen des Siebes zu verhindern und dadurch einen großen Siebdurchsatz zu ermöglichen.

[0004] Eine Vorrichtung zum Sortieren, d.h. Abscheiden von unerwünschten Bestandteilen aus einer Fasersuspension wird in der EP-A-0 299 258 beschrieben. Um den Durchsatz erhöhen zu können, wird vorgeschlagen, die Oberfläche des Siebräumers mit Stegen zu versehen, die auf Grund ihrer Größe und Form, z.B. geneigte Seitenflächen, Saug- und Druckimpulse erzeugen. Diese sollen insbesondere im Zusammenwirken mit genuteten Sieben deren Freihaltung verbessern.

[0005] Ein anderes Dokument, die DE-A-198 36 318, zeigt ebenfalls einen Drucksortierer mit einem Rotor, dessen Wirkung auf der Relativgeschwindigkeit zur ihn umgebenden Suspension beruht. Er enthält eine große Anzahl von Vertiefungen in der Form z.B. von Kugelabschnitten. Die in der US 3,411,721 gezeigte Vorrichtung kombiniert die Funktion des Mahlens mit der des Siebens. Der Rotor ist mit einer Vielzahl von Erhebungen versehen, die dem Faserstoff Stoßimpulse vermitteln sollen, um z.B. enthaltene Splitter zu zerkleinern.

[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem es gelingt, eine größere Trennwirkung beim Fraktionieren - auch von problematischen Bestandteilen, wie z.B. Langfasern und Stickies - zu erreichen.

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

[0008] Günstige Fraktioniervorrichtungen werden in den Ansprüchen 8 bis 11 beschrieben.

[0009] Während bei den bekannten Verfahren die Räumer dazu dienen, durch wechselnde Druck- und Saugimpulse oder durch Erzeugung von Turbulenzen das Sieb von Verstopfungen freizuhalten, führt das erfindungsgemäße Verfahren zu einer Schleppströmung am Räumer, die sich im wesentlichen parallel zu der Siebfläche in Umfangsrichtung bewegt. Die sich in der Suspension befindenden Fasern werden daher gleichmäßig orientiert und die Trennung auf Grund ihrer Länge und/oder ihrer Flexibilität ist mit einem besseren Effekt möglich. Das gilt besonders bei quer zur Parallelströmung ausgerichteten Sortierspalten. Die Freihaltung der Sieböffnungen wird durch von der Oberflächenstruktur des Siebes im Zusammenwirken mit der Schleppströmung hervorgerufene Mikrowirbel und/oder kleinräumige Turbulenzen erreicht. Auch bei der Aussortierung von empfindlichen, leicht zu zerkleinernden Störstoffen, wie Stickies, ist die erfindungsgemäße schonende Siebfreihaltung günstiger. Um die Schleppströmung zu erzeugen, kann der Räumer aufgerauht, z.B. mit einer Vielzahl von Rillen versehen sein. Auch ein an der Oberfläche aufgelegter Filz kann die Schleppwirkung entfalten.

[0010] In vielen Fällen sind die Vorteile der Erfindung am besten mit solchen Räumem erzielbar, deren zum Sieb zugewandte Fläche überwiegend stetig ist, die also nicht z.B. eine Anzahl von foils, Flügeln oder bumps (Erhebungen in Kugelabschnittsform) haben. In anderen Fällen kann es von Nutzen sein, einen Kompromiss zu finden zwischen der Trennwirkung und dem Durchsatz. Aus technisch/physikalischen Gründen muss nämlich oft in Kauf genommen werden, dass bei Erzeugung einer reinen Parallelströmung der Durchsatz durch das Sieb reduziert wird im Vergleich zu einem Verfahren aus dem Stand der Technik mit hoher Turbulenz. Es ist dann also abzuwägen zwischen der möglichst gleichgerichteten Parallelströmung oder einer begrenzten Erzeugung von Wirbeln. Schwache Wirbel lassen sich erzeugen, indem z.B. ein Sieb und/oder ein Räumer mit Profilnuten oder Leisten verwendet wird.

[0011] Bei den bisher beschriebenen Formen des Verfahrens wurde von einem feststehenden Sieb und einem bewegten Räumer ausgegangen. Auch die kinematische Umkehrung, also bewegtes Sieb und feststehender oder entgegen bewegter Räumer, sind ohne weiteres vorstellbar, um das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen.

[0012] Die Erfindung und ihre Vorteile werden erläutert an Hand von Zeichnungen.

Fig. 1

schematisch dargestellt: Vorgänge des erfindungsgemäßen Verfahrens am Siebeinlauf;

Fig. 2

Oberfläche eines erfindungsgemäßen Räumers;

Fig. 3

Beispiel mit einem variierten Sieb;

Fig. 4

Teil eines geeigneten Siebes in Aufsicht;

Fig. 5

Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, Ansicht von oben;

Fig. 6 + 7

verschiedene als Räumer verwendbare Rotoren;

Fig. 8

Detail eines speziellen Räumers.

[0013] In der Fig. 1 sind die Verhältnisse dargestellt, die sich bei Durchführung des Verfahrens im Bereich von Sieb 1, Räumer 5 und der dazwischen bewegten papierfaserhaltigen Suspension S abspielen. Wie an sich bekannt, wird die Suspension S durch das Sieb 1 fraktioniert, indem eine Fraktion durch die Sieböffnungen 6 abfließt, während ein anderer Teil abgewiesen wird und letztendlich an einer dafür vorgesehenen Stelle aus der für das Verfahren verwendeten Apparatur entfernt wird. Der Räumer 5 wird im Abstand A vom und relativ zum Sieb 1 in der durch Pfeil dargestellten Bewegungsrichtung 3 bewegt. Da die Oberfläche 8 des Räumers 5 rauh ist, z.B. wie hier dargestellt, mit einer Anzahl von Rillen 7 versehen ist, wird die Suspension nahezu schlupffrei mitgeschleppt, so dass eine Parallelströmung 4 entsteht. Diese Parallelströmung 4 ist nicht streng parallel zu der der Suspension zugewandten Oberfläche des Siebes. Sie wird z.B. in Nähe des Einlaufes in die Sieböffnungen 6 in Richtung zum Sieb 1 umgelenkt. Dennoch ist ihre Ausrichtung ein entscheidender Unterschied zu den sehr unruhigen Wirbelströmungen, die üblicherweise zur Siebräumung erzeugt werden. Insbesondere ist die neue Art der Strömung stationär, d.h. zeitlich konstant, während übliche Räumer zu einer instationären Strömung mit zeitlich schwankender Druckpuls- und Turbulenzintensität führen. Das am rechten Rand dargestellte Geschwindigkeitsprofil mit der Kurve 10 macht die Schleppwirkung des erfindungsgemäß gestalteten Räumers deutlich. In Räumernähe hat die Suspension etwa dieselbe Geschwindigkeit VR wie der Räumer 5 selbst. In Richtung zum Sieb fällt dann die Kurve 10 ab, wobei auch am Sieb 1 noch eine deutliche Parallelkomponente erhalten bleibt. Auf diese Weise entsteht eine Strömung, in der lange Fasern, aber auch Störstoffe etwa parallel zur Siebfläche orientiert werden, sodass sie eine starke Tendenz haben, an der Sortieröffnung abgewiesen zu werden.

[0014] Fig. 2 zeigt als Detailansicht einen Schnitt durch die Oberfläche eines Räumers 5. Insbesondere sind die zur Bildung der rauhen Oberfläche vorgesehenen Rillen 7 vermaßt. Ihre Breite B an der breitesten Stelle liegt mit Vorteil unter 3 mm und ihre Höhe H bei maximal 2 mm. Je nach Anwendungsfall können auch andere Maße sinnvoll sein. Um einen guten Effekt mit diesem Räumer zu erreichen, sind möglichst viele solcher Rillen unterzubringen, d.h. sie haben an der Fläche 8 einen geringen Abstand C voneinander. Sie können geradlinig parallel sein, es ist aber auch ein Rauten- oder Wellenmuster vorstellbar.

[0015] Das gemäß Fig. 3 verwendete Sieb 1' hat auf seiner Zulaufseite eine Profilstruktur: Die Oberseiten der Siebstäbe 12 sind gegenüber der Bewegungsrichtung 3 um den Winkel a leicht geneigt, so dass sich am Einlauf in die Sieböffnungen räumlich eng begrenzte Mikrowirbel bilden können. Durch die Neigung bilden sich Vorsprünge über den Siebspalten mit der Höhe E. Es können auch nutartige Vertiefungen mit einer entsprechenden Tiefe in das Sieb eingelassen sein.

[0016] Einen Teil eines weiteren Siebes, mit dem das Verfahren durchführbar ist, zeigt die Fig. 4. Die vorgesehene Bewegungsrichtung 3, mit der ein mit diesem Sieb 1 zusammenwirkender nicht gezeigter Räumer bewegt wird, ist ebenfalls eingezeichnet. Das Sieb ist mit einer Vielzahl von Sieböffnungen 6 versehen, welche als enge Schlitze mit einer Schlitzweite D zwischen 0,1 und 0,4 mm, vorzugsweise 0,15 bis 0,25 mm, ausgebildet sind. Ihre Längserstreckung hat gegenüber der Bewegungsrichtung 3 bei dem gezeigten Fall einen Anstellwinkel β von 100°. Im allgemeinen ist er jedoch 90°.

[0017] Fig. 5 zeigt schematisch eine Fraktioniervorrichtung in Ansicht von oben. Sie enthält ein Gehäuse 13 mit teilweise gezeichnetem Deckel 14. Das Sieb 1 ist als zylindrischer Siebkorb, und der Räumer 5 ist als zylindrischer Rotor ausgebildet. Die rauhe Oberfläche 8 ist als dicke Kreislinie angedeutet. Die Suspension strömt durch den Einlauf 15 zwischen Sieb 1 und Rotor. Der Siebdurchlauf wird durch den Feinfraktionsauslauf 16 und der Siebüberlauf durch den Grobfraktionsauslauf 17 abgeführt. In Spezialfällen können auch mehr als diese beiden Fraktionen gebildet werden, z.B. mehrere Feinfraktionen mit Hilfe von unterschiedlich ausgestalteten Sieböffnungen. Sieb und Rotor sind konzentrisch zueinander angeordnet, es sind aber auch andere Ausführungsformen denkbar.

[0018] Fig. 6 zeigt in geometrischer Darstellung einen als kreiszylindrischer Rotor ausgebildeten Räumer 5 mit im wesentlichen achsparallelen Rillen 7. Eine solche Form, konzentrisch in einem kreiszylindrischen Sieb eingesetzt, hat eine sehr schonende Wirkung, d.h. erzeugt keine nennenswerten Druck-/Saug-Impulse.

[0019] Falls, z.B. um den Durchsatz am Sieb zu erhöhen, mit dem Räumer wenigstens schwache Druck-/Saug-Impulse erzeugt werden sollen, kann dieser gemäß Fig. 7 mit Profilleisten 18 versehen werden. Diese können auch die Erzeugung der Parallelströmung unterstützen, z.B. mit Hilfe einer steilen Vorderkante.

[0020] Um den gewünschten Effekt der Erfindung nicht zu beeinträchtigen, sollten die Profilleisten 18 nur eine geringe Höhe F (Fig. 8) aufweisen. Ihre Anzahl kann auch gering sein, z.B. zwei bis fünf auf den Umfang verteilt.

Ansprüche

1. Verfahren zum Fraktionieren einer papierfaserhaltigen Suspension, bei dem die Suspension (S) durch ein Sieb (1,1') in mindestens zwei Faserfraktionen aufgeteilt wird, wobei ein relativ zu diesem bewegter Räumer (5) zur Siebfreihaltung verwendet wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass mit Hilfe einer rauhen Oberfläche (8) des Räumers (5) an der Zuströmseite (2) des Siebes (1,1') eine Parallelströmung (4) erzeugt wird,
indem ein Räumer (5) verwendet wird, der an seiner Oberfläche (8) mit einer Vielzahl von länglichen Vertiefungen, vorzugsweise Rillen (7) oder
mit einer filzartigen, gut benetzbaren Schicht versehen ist, und
wobei die Suspension (S) vom Räumer (5) nahezu schlupffrei mitgeschleppt wird, indem sie im sich bis zu einem Millimeter von der Oberfläche des Räumers (5) erstreckenden Kontaktbereich mit mindestens 90 % der Räumergeschwindigkeit bewegt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Räumer (5) in einem Abstand (A) von höchstens 20 mm an der Zuströmseite (2) des Siebes (1,1') entlangbewegt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Räumer (5) mit einer Geschwindigkeit von mindestens 10 m/s relativ zum Sieb (1,1') bewegt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Räumer (5) mit einer Geschwindigkeit von mindestens 20 m/s relativ zum Sieb (1,1') bewegt wird.

5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Räumer (5) keine Druck- oder Saugimpulse zum Sieb (1, 1') hin erzeugt.

6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass mit einem Sieb (1,1') fraktioniert wird, dessen Sieböffnungen (6) länglich sind, mit einer Längserstreckung, die relativ zur Bewegungsrichtung (3) des Räumers (5) in einem Anstellwinkel (β) zwischen 70° und 110° liegt.

7. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass mit einem Sieb (1, 1') fraktioniert wird, an dem mit Hilfe von Vorsprüngen oder Vertiefungen im Zusammenwirken mit der Parallelströmung (4) räumlich begrenzte Wirbel erzeugt werden.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der voranstehenden Ansprüche mit einem Gehäuse (13), in dem sich mindestens ein Sieb (1, 1 ') befindet, an dem auf der Zuströmseite ein Räumer (5) entlangbewegt werden kann, um das Zusetzen der Sieböffnungen (6) des Siebes (1, 1') zu verhindern,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Räumer (5) eine geschlossene, rauhe Oberfläche (8) aufweist, die durch eine Filzschicht gebildet wird.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Sieb (1') mit Vorsprüngen oder Vertiefungen von höchstens 2 mm Höhe bzw. Tiefe versehen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Sieb (1, 1') ein zylindrisches Sieb ist, in dem ein zylindrischer Rotor als Räumer (5) rotierbar angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass Siebkorb und Rotor konzentrisch sind.

Claims

1. Method for fractionating a paper fibre-containing suspension, in which the suspension (S) is divided by a wire (1, 1') into at least two fibre fractions, a clearer (5), which is movable relative to the latter, being used to keep the wire clear,
characterised in that
a parallel flow (4) is produced by means of a rough surface (8) of the clearer (5) on the inflow side (2) of the wire (1, 1'),
a clearer (5) being used which is provided on its surface (8) with a multiplicity of oblong recesses, preferably grooves (7), or with a felt-like, readily wettable layer, and
the suspension (S) being entrained by the clearer (5) virtually without slippage, said suspension being moved in the contact region extending up to one millimetre from the surface of the clearer (5) at at least 90% of the clearer speed.

2. Method according to claim 1,
characterised in that
the clearer (5) is moved along at a spacing (A) of at most 20 mm on the inflow side (2) of the wire (1, 1').

3. Method according to claim 1 or 2,
characterised in that
the clearer (5) is moved at a speed of at least 10 m/s relative to the wire (1, 1').

4. Method according to claim 3,
characterised in that
the clearer (5) is moved at a speed of at least 20 m/s relative to the wire (1, 1').

5. Method according to one of the preceding claims,
characterised in that
the clearer (5) produces no pressure or suction pulses towards the wire (1, 1').

6. Method according to one of the preceding claims,
characterised in that
fractionation takes place with a wire (1, 1'), the wire openings (6) of which are oblong, with a longitudinal extension which is at an angle of incidence (β) between 70° and 110° relative to the direction of movement (3) of the clearer (5).

7. Method according to one of the preceding claims,
characterised in that
fractionation takes place with a wire (1, 1') on which, by means of projections or recesses, spatially limited turbulences are produced in cooperation with the parallel flow (4).

8. Device for implementation of the method according to one of the preceding claims, having a housing (13), in which at least one wire (1, 1') is located, on which a clearer (5) can be moved along on the inflow side in order to prevent blockage of the wire openings (6) of the wire (1, 1'),
characterised in that
the clearer (5) has a closed, rough surface (8) which is formed by a layer of felt.

9. Device according to claim 8,
characterised in that
the wire (1') is provided with projections or recesses of at most 2 mm height or respectively depth.

10. Device according to claim 8 or 9,
characterised in that
the wire (1, 1') is a cylindrical wire in which a cylindrical rotor is disposed rotatably as clearer (5).

11. Device according to claim 10,
characterised in that
the wire basket and rotor are concentric.

Revendications

1. Procédé pour le fractionnement d'une suspension contenant des fibres à papier, dans lequel la suspension (S) est divisée par un tamis (1, 1') en au moins deux fractions de fibres, un racleur (5) déplacé par rapport à ce tamis étant utilisé pour la libération du tamis,
caractérisé en ce que
   à l'aide d'une surface (8) rugueuse du racleur (5), on génère un écoulement parallèle (4) sur le côté arrivée (2) du tamis (1, 1'),
   en utilisant un racleur (5) qui est pourvu sur sa surface (8) d'une pluralité de cavités allongées, de préférence des rainures (7) ou d'une couche feutrée et facilement mouillable, et
   la suspension (5) étant entraînée pratiquement sans glissement par le racleur (5) par le fait qu'elle est déplacée dans la zone de contact s'étendant jusqu'à un millimètre de la surface du racleur (5) à au moins 90% de la vitesse du racleur.

2. Procédé selon la revendication 1,
caractérisé en ce que
   le racleur (5) est déplacé le long du côté arrivée (2) du tamis (1, 1') à une distance (A) de 20 mm maximum.

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2,
   caractérisé en ce que
   le racleur (5) est déplacé à une vitesse d'au moins 10 m/s par rapport au tamis (1, 1').

4. Procédé selon la revendication 3,
   caractérisé en ce que
   le racleur (5) est déplacé à une vitesse d'au moins 20 m/s par rapport au tamis (1, 1').

5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes,
   caractérisé en ce que
   le racleur (5) ne génère pas d'impulsions de pression ou d'aspiration en direction du tamis (1, 1').

6. Procédé selon l'une des revendications précédentes,
   caractérisé en ce que
   on fractionne avec un tamis (1, 1'), dont les orifices (6) sont allongés, présentant une extension longitudinale qui est située par rapport au sens de déplacement (3) du racleur (5) selon un angle d'attaque (β) compris entre 70° et 110°.

7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes,
   caractérisé en ce que
   on fractionne avec un tamis (1, 1'), sur lequel des tourbillons limités dans l'espace sont générés à l'aide de saillies ou de cavités conjointement avec l'écoulement parallèle (4).

8. Dispositif pour l'application du procédé selon l'une des revendications précédentes avec un boîtier (13), dans lequel se trouve au moins un tamis (1, 1'), le long duquel un racleur (5) peut être déplacé du côté arrivée, afin d'empêcher l'obstruction des orifices (6) du tamis (1, 1'),
   caractérisé en ce que
   le racleur (5) présente une surface (8) fermée et rugueuse qui est formée par une couche de feutre.

9. Dispositif selon la revendication 8,
   caractérisé en ce que
   le tamis (1') est pourvu de saillies ou de cavités d'une hauteur ou profondeur maximum de 2 mm.

10. Dispositif selon la revendication 8 ou 9,
   caractérisé en ce que
   le tamis (1, 1') est un tamis cylindrique dans lequel un rotor cylindrique est disposé de façon rotative comme racleur (5).

11. Dispositif selon la revendication 10,
   caractérisé en ce que
   le panier de tamis et le rotor sont concentriques.

Zeichnung