-
Die
Erfindung betrifft eine Anordnung zur Fraktionierung einer zur Erzeugung
einer Papier-, Karton-, Tissue- oder einer anderen Faserstoffbahn geeigneten
Faserstoffsuspension in eine Kurzfaserfraktion mit einem hohen Anteil
an kurzen Fasern und eine Langfaserfraktion mit einem hohen Anteil
an langen Fasern, mit einem Siebelement mit Sieböffnungen,
welches an wenigstens einer Düse vorbeigeführt
wird, welche einen Strahl der Faserstoffsuspension auf das Siebelement
richtet, wobei die Langfaserfraktion auf der der Düse zugewandten
Seite des Siebelementes und die Kurzfaserfraktion auf der gegenüberliegenden
Seite des Siebelementes gesammelt wird.
-
Derartige
Anordnungen werden meist benutzt, um Altpapierfaser-Rohstoffe so
weit aufzubereiten, dass sie als Rohstoff wieder zur Herstellung von
Faserstoffbahnen verwendet werden können.
-
Gemischtes
Altpapier besteht oft aus verschiedenen Sorten und hat im Vergleich
zu Frischzellstoff ein relativ breites Faserlängenspektrum.
-
Hierzu
ist es aus der
DE 2018510 bekannt, die
Faserstoffsuspension auf ein Lochsieb zu spritzen, wobei die Löcher
jedoch zum Verstopfen neigen.
-
In
der
WO 01/29297 wird
daher vorgeschlagen, ein Siebelement an einer Düse vorbeizuführen. Dabei
wird das Siebelement von Drähten o. ä. gebildet,
die in Bewegungsrichtung des Siebes verlaufen. Die Düse
befindet sich außerhalb der Schleife des Siebelementes.
-
Auch
dies kann hinsichtlich der Fraktionierwirkung noch nicht befriedigen.
-
Die
Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Fraktionierung mit möglichst
geringem Aufwand zu verbessern.
-
Erfindungsgemäß wurde
die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Gesamtfläche
der Sieböffnungen über 50% der Gesamtfläche
des Siebelementes liegt.
-
Wegen
der großen offenen Fläche des Siebelementes verbunden
mit einer großen Anzahl von Sieböffnungen mit
einer für die Fraktionierung erforderlichen geringen Ausdehnung
ergibt sich eine geringe Stegbreite zwischen den Sieböffnungen.
Die geringe Stegbreite ermöglicht eine effiziente Fraktionierung,
wobei die durchschnittliche Stegbreite zwischen den Sieböffnungen
kleiner als 4 mm, vorzugsweise kleiner als 3 mm und insbesondere
kleiner als 2 mm sein sollte.
-
Um
dem Siebelement trotz der geringen Stegbreite ausreichend Stabilität
zu geben, ist es von Vorteil, wenn die Dicke des Siebelementes über
dem 2-fachen, vorzugsweise dem 3-fachen der durchschnittlichen Stegbreite
zwischen den Sieböffnungen liegt.
-
Eine
vorteilhafte Umsetzung der erfinderischen Lehre ergibt sich, wenn
das Siebelement eine Wabenstruktur hat oder wenn die Sieböffnungen
als längliche Schlitze ausgebildet sind.
-
Dabei
sollte die Breite der Schlitze des Siebelementes zwischen 0,3 und
3 mm, vorzugsweise zwischen 0,5 und 1,5 mm liegen.
-
Je
nach Anordnung der Düsen sowie der Bewegungsgeschwindigkeit
des Siebelementes kann es vorteilhaft sein, wenn die Schlitze des
Siebelementes in Bewegungsrichtung des Siebelementes verlaufen oder
aber zur Bewegungsrichtung des Siebelementes geneigt sind.
-
Zur
Vereinfachung der Fertigung sowie im Interesse einer gleichmäßigen
Fraktionierung sollte der überwiegende Teil der, vorzugsweise
alle Schlitze des Siebelementes gleich ausgebildet sein.
-
In
diesem Zusammenhang ist es des Weiteren von Vorteil, wenn der überwiegende
Teil der, vorzugsweise alle Schlitze des Siebelementes gleich ausgerichtet
sind.
-
Im
Falle einer Neigung hat es sich als optimal für die Fraktionierung
herausgestellt, wenn der überwiegende Teil der, vorzugsweise
alle Schlitze des Siebelementes senkrecht zur Bewegungsrichtung des
Siebelementes verlaufen.
-
Unabhängig
von der Gestaltung der Sieböffnungen, aber insbesondere
bei Schlitzen, ist es von Vorteil, wenn das Siebelement als rotierender,
vorzugsweise senkrecht angeordneter Zylinder ausgebildet ist. Dies
hat nicht nur Vorteile bei der Herstellung und Funktion, sondern
erlaubt auch eine stabile Gestaltung des Siebelementes.
-
Hierbei
ist es vorteilhaft, wenn das Siebelement von sich vorzugsweise über
die gesamte Länge des Zylinders erstreckenden und voneinander
in Bewegungsrichtung beabstandeten Stäben gebildet wird.
-
Dabei
können die Stäbe einen runden Querschnitt oder
aber einen mehreckigen, insbesondere einen rechteckigen Querschnitt
mit zwei langen Seitenflächen aufweisen. Ein runder Querschnitt
ist dann vorzuziehen, wenn ein Verstopfen der Schlitze zu befürchten
ist. Bei einem rechteckigen Querschnitt besteht die Möglichkeit,
die Stäbe so anzuordnen, dass die langen Seitenflächen
radial verlaufen. Auf diese Weise erstrecken sich die Schlitze in
radialer Richtung über die langen Seitenflächen,
was nicht nur der Stabilität des Siebelementes sondern
auch der Fraktionierung förderlich ist.
-
Um
die Abfuhr des im zylinderförmigen Siebelement anfallenden
Faserstoffes zu erleichtern, kann das zylindrische Siebelement unten
offen ausgeführt werden.
-
Im
Interesse eines hohen Durchsatzes der zu fraktionierenden Faserstoffsuspension
sollten mehrere Düsen jeweils wenigstens einen Strahl Faserstoffsuspension
auf das Siebelement richten.
-
Dabei
hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Düsen innerhalb
des zylindrischen Siebelementes angeordnet sind. Bei Bedarf ist
jedoch auch eine Anordnung der Düsen außerhalb
des Siebelementes möglich. Vor allem wenn die Stäbe
einen rechteckigen Querschnitt mit radial ausgerichteten, langen
Seitenflächen haben, hat die Anordnung der Düsen
innerhalb des zylindrischen Siebelementes Vorteile. In diesem Fall
verbreitert sich die Schlitzweite wenn auch nur geringfügig
radial nach außen, was die Verstopfungsgefahr der Schlitze
mindert.
-
Das
Fasermaterial, welches die Schlitze nicht passiert, bildet die Langfaserfraktion.
Bei einer Anordnung der Düsen innerhalb des Siebelementes sollte
daher unterhalb des zylindrischen Siebelementes eine Auffangwanne
für die Langfaserfraktion angeordnet sein.
-
Dabei
kann es passieren, dass die Langfasern an den Stäben hängen
bleiben. Um diese von den Stäben zu lösen, sollte
zumindest jeweils eine Druckfluid-Düse außerhalb
des zylindrischen Siebelementes in Bewegungsrichtung nach einer
Düse angeordnet sein, welche ein Fluid, insbesondere Dampf,
Wasser oder Druckluft auf das Siebelement richtet. Die von den Stäben
gelösten Langfasern fallen dann in die Auffangwanne.
-
Dementsprechend
sollte außerhalb des zylindrischen Siebelementes gegenüber
und/oder unterhalb einer Faserstoffsuspensions-Düse wenigstens
eine Auffangwanne für die Kurzfaserfraktion angeordnet
sein.
-
Alternativ
kann es auch von Vorteil sein, wenn das Siebelement als endlos umlaufendes,
flexibles Siebband ausgebildet ist. Dabei kann das Siebband frei
oder in einem Gehäuse geführt sein. Die Führung
in einem Gehäuse ist zwar aufwendiger, jedoch auch sauberer.
-
Auch
hier kann das Siebband mit Vorteil eine Wabenstruktur aufweisen.
Wegen der Belastung des Siebbandes sowie hinsichtlich des Herstellungsaufwandes
ist es dabei vorteilhaft, wenn das Siebband aus Kunststoff besteht.
-
Allerdings
kann es ebenso von Vorteil sein, wenn das Siebband von quer zur
Bewegungsrichtung und voneinander beabstandeten Stäben
gebildet wird, die vorzugsweise an den Enden und/oder in bestimmten
Abständen quer zur Bewegungsrichtung des Siebbandes miteinander
verbunden sind und aus Metall bestehen. Auf diese Weise bilden sich
zwischen den Stäben beinahe über die gesamte Länge der
Stäbe verlaufende Schlitze. Die Verbindung zwischen den
Stäben kann über flexible Kunststoffverbindungen
erfolgen.
-
Um
die Belastung des Siebbandes zu begrenzen, sollte dieses über
rotierende Leitwalzen umgelenkt werden.
-
Zur
Fraktionierung sollten die Faserstoffsuspensions-Düsen
nur auf einer Seite des Siebbandes angeordnet sein und jeweils einen
Faserstoffsuspensionsstrahl vorzugsweise in den Einlaufzwickel zwischen
dem Siebband und einer Leitwalze richten. Während die Kurzfasern
weitestgehend durch die Sieböffnungen gelangen, bleiben
die Langfasern an den Stegen des Siebbandes hängen.
-
Während
der Umschlingung der Leitwalze kommt es außerdem zu einem
Aufspreizen der Sieböffnungen an der während der
Umschlingung außen liegenden Seite des Siebbandes. Die
Vergrößerung der Sieböffnungen auf dieser
Seite verbessert den Durchsatz der Kurzfasern.
-
Nach
dieser Leitwalze sollte das Siebband dann vorzugsweise durch die
Umschlingung einer folgenden Leitwalze in der entgegengesetzten
Richtung gekrümmt werden. Auf diese Weise spreizen sich
die Sieböffnungen auf der Seite des Siebbandes, auf der
die Langfasern hängen geblieben sind, was ihre Entfernung
erleichtert.
-
Dabei
können auch Druckfluid-Düsen zum Einsatz kommen,
welche auf der den Faserstoffsuspensions-Düsen gegenüberliegenden
Seite des Siebbandes und nach diesen angeordnet sind und das Fluid
auf das Siebband richten. Das Fluid strömt durch die Sieböffnungen
und reißt auf der gegenüberliegenden Seite die
Langfasern vom Siebband weg.
-
Idealerweise
liegt das Band nicht direkt mit den Stegen auf den Leitwalzen auf,
sondern hat hierfür abgehobene Laufflächen, welche
vorzugsweise von den Kunststoffverbindungen gebildet werden können.
-
Dementsprechend
sollte auf jeder Seite des Siebbandes jeweils zumindest eine Auffangwanne für
den Faserstoff angeordnet sein. Während auf der Seite des Siebbandes
mit den Faserstoffsuspensions-Düsen die Langfasern angereichert
werden, sind es auf der gegenüberliegende Seite die Kurzfasern.
-
Eine
Durchsatzerhöhung ist beispielsweise leicht möglich,
wenn mehrere Faserstoffsuspensions-Düsen in Bewegungsrichtung
des Siebbandes hintereinander und/oder quer zur Bewegungsrichtung
nebeneinander angeordnet werden.
-
Nachfolgend
soll die Erfindung an mehreren Ausführungsbeispielen näher
erläutert werden. In der beigefügten Zeichnung
zeigt:
-
1:
eine schematische Darstellung eines Fraktionators;
-
2:
einen Querschnitt durch diesen;
-
3:
einen Ausschnitt eines Siebelementes 1 mit Wabenstruktur;
-
4:
ein Siebband mit Stäben 2 und
-
5:
eine Draufsicht auf einen Fraktionator mit Siebband.
-
Der
Fraktionator gemäß 1 wird von
einem rotierenden, zylindrischen Siebelement 1 gebildet.
Dabei besteht der senkrecht angeordnete Zylindermantel aus axial
verlaufenden und voneinander beabstandeten starren Stäben 2 aus
Metall. Die Stäbe 2 verlaufen über die
gesamte Länge des Zylinders und bilden zwischen sich jeweils
Sieböffnungen 3 in Form eines sehr langen Spaltes
bzw. Schlitzes. Die Schlitze haben eine Weite zwischen 0,3 und 3,
vorzugsweise zwischen 0,5 und 1,5 mm und erstrecken sich somit senkrecht
zur Rotationsrichtung des Siebelementes 1.
-
Wie
in 2 zu sehen, haben die Stäbe 2 einen
rechteckigen Querschnitt mit zwei langen Seitenflächen,
die hinsichtlich des Zylinders radial verlaufen.
-
Innerhalb
des zylinderförmigen Siebelementes 1 befinden
sich hier beispielhaft drei über den Umfang verteilt angeordnete
Düsen 4, welche jeweils einen Strahl der Faserstoffsuspension
gegen das Siebelement 1 richten. Die Düsen 4 können
den Strahl senkrecht oder geneigt auf die Schlitze richten.
-
Dabei
gelangen die kurzen Fasern problemlos durch die Schlitze, während
die langen Fasern an den Stäben 2 abprallen oder
hängen bleiben. Da das Siebelement 1 rotiert, werden
die hängen gebliebenen, langen Fasern aus dem Bereich der
Düse 4 bewegt, was einem Verstopfen der Schlitze
vorbeugt.
-
Auf
der den Düsen 4 gegenüberliegenden Seite
des Siebelementes 1 befindet sich jeweils eine Auffangwanne 7 zum
Aufnehmen und Abtransportieren der Kurzfasern sowie des durch die
Schlitze gelangten Teil des Wassers der Faserstoffsuspension.
-
Um
die Langfasern von den Stäben 2 abzulösen,
richten jeweils außerhalb des zylindrischen Siebelementes 1 in
Bewegungsrichtung 8 nach einer Düse 4 angeordnete
Luft-Düsen 5 Druckluft auf das Siebelement 1.
Die hierdurch abgelösten Langfasern werden gemeinsam mit
den beim Aufsprühen bereits abgeprallten Langfasern und
dem Rest des Wassers der Faserstoffsuspension von einer unter dem
zylindrischen Siebelement 1 angeordneten Auffangwanne 6 aufgenommen.
-
Alternativ
zu den Stäben 2 kann das Siebelement 1 auch
eine Wabenstruktur, wie in 3 dargestellt,
aufweisen, was ebenso geringe Stegbreiten ermöglicht. Sofern
das Siebelement 1 keiner Verbiegung ausgesetzt ist, so
kann die Wabenstruktur aus Metall bestehen, im anderen Fall aus
Kunststoff.
-
Bei
der in 4 und 5 gezeigten Ausführung
wird das Siebelement 1 von einem endlos umlaufenden flexiblen
Siebband gebildet.
-
Dieses
Siebband kann eine Wabenstruktur haben oder aber, wie in 4 zu
sehen, starre Stäbe 2 aus Metall besitzen. Dabei
verlaufen die voneinander beabstandeten Stäbe 2 quer
zur Bewegungsrichtung 8 des Siebbandes. Die Verbindung
zwischen den Stäben 2 erfolgt über eine
flexible Kunststoffverbindung 11 an den Enden der Stäbe 2 und
in der Mitte.
-
Die
Kunststoffverbindungen 11 können als abgehobene
Laufflächen bei der Umlenkung an den Leitwalzen 12 genutzt
werden und/oder in bestimmten Abständen quer zur Bewegungsrichtung 8 des Siebbandes
angeordnet sein.
-
Auf
seinem Weg wird das Siebband mehrfach über rotierende Leitwalzen 12 umgelenkt.
Zumindest vor einer Leitwalze 12 richtet eine Düse 4 einen
Strahl mit zu fraktionierender Faserstoffsuspension in den Einlaufzwickel
zwischen Siebband und Leitwalze 12.
-
Die
Kurzfasern der Faserstoffsuspension gelangen durch die Sieböffnungen 3 und
werden auf dieser Seite von einer Auffangwanne 7 aufgenommen.
Danach umschlingt das Siebband eine Leitwalze 12 auf der
gegenüberliegenden Seite, was zur Ablösung der
auf dieser Seite hängen gebliebenen Langfasern der Faserstoffsuspension
führen soll.
-
Dementsprechend
befindet sich auf der Seite des Siebbandes mit den Düsen 4 auch
die Auffangwanne 6 für die Langfasern. Um die
Ablösung der Langfasern noch zu unterstützen,
kann von Fluid-Düsen 5 ein Druckfluid, beispielsweise
Wasser oder Druckluft auf die den Faserstoffsuspensions-Düsen 4 gegenüberliegende
Seite des Siebbandes gerichtet werden.
-
In
allen Fällen entspricht die von den Sieböffnungen 3 gebildete,
offene Fläche des Siebelementes 1 mehr als 50%
der wirksamen Oberfläche des Siebelementes 1.
In Verbindung mit einer Vielzahl von für das Zurückhalten
der Langfasern erforderlichen, relativ kleinen Sieböffnungen 3 ergeben
sich dabei auch sehr schmale Stegbreiten von durchschnittlich oder
zumindest überwiegend höchstens 2 mm. Im Ergebnis
ermöglicht dies eine sehr effiziente Fraktionierung.
-
Zur
Gewährleistung einer ausreichenden Stabilität
ist das Siebelement 1 entsprechend dick ausgeführt.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 2018510 [0004]
- - WO 01/29297 [0005]