DE102011087068A1

DE102011087068A1 - Überlauf

Info

Publication number: DE102011087068A1
Application number: DE201110087068
Authority: DE
Inventors: Christian Bangert
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2011-11-25
Filing date: 2011-11-25
Publication date: 2013-05-29
Also published as: WO2013075995A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entgasen von flüssigen bis pastösen Medien (1), insbesondere Faserstoffsuspensionen in einem geschlossenen und mit einer Unterdruckquelle verbundenen Behälter (2), welcher zumindest einen Zulauf (3) und wenigstens einen Ablauf (4) für das Medium sowie mindestens einen Überlauf (5) zum Abscheiden überschüssigen Mediums (1) besitzt. Dabei soll die Regelbarkeit des Niveaus des Mediums (1) dadurch verbessert werden, dass die den Überlauf (5) oben abschließende Überlaufkante (6) uneben ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entgasen von flüssigen bis pastösen Medien, insbesondere Faserstoffsuspensionen in einem geschlossenen und mit einer Unterdruckquelle verbundenen Behälter, welcher zumindest einen Zulauf und wenigstens einen Ablauf für das Medium sowie mindestens einen Überlauf zum Abscheiden überschüssigen Mediums besitzt.
Derartige Vorrichtungen zur Entgasung sind seit längerer Zeit bekannt, wobei das Funktionsprinzip im Wesentlichen darin besteht, die Faserstoffsuspension unter Unterdruck sieden zu lassen. Während über die Unterdruckquelle das von der Faserstoffsuspension abgesonderte Gas abgesaugt wird, kann die entgaste Faserstoffsuspension über eine entsprechende Öffnung im Behälterboden entnommen werden.
Um die Entgasung zu intensivieren ist es beispielsweise aus der DE 41 06 140 sowie der DE 199 47 905 bekannt, die zugeführte Faserstoffsuspension gegen die Behälterwand prallen zu lassen, was zum Versprühen der Faserstoffsuspension im Behälter führt. Dies hat jedoch entsprechende Turbulenzen in der sich sammelnden Faserstoffsuspension zur Folge, was die hydraulische Stabilität der nachgeschalteten Aggregate beeinträchtigt. Um dem entgegenzuwirken werden Zu- und Ablauf meist in großen Abstand voneinander angeordnet und/oder die Behälter sehr groß dimensioniert.
Des Weiteren sorgt ein Überlauf nicht nur für die Stabilisierung des Flüssigkeitsstandes im Behälter sondern auch für die Abfuhr von auf der Flüssigkeitsoberfläche angesammelten leichten Verunreinigungen der Faserstoffsuspension.
Größere Schwankungen beim Zulauf können allerdings so auch eine entsprechend große Überlaufmenge zur Folge haben.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher die Regelung des Niveaus des Mediums bei möglichst geringer Überlaufmenge zu verbessern und dadurch Pumpenergie einzusparen.
Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe dadurch gelöst, dass die den Überlauf oben abschließende Überlaufkante uneben ausgebildet ist. Der Überlauf ermöglicht beim Anfahren der Anlage den erforderlichen Kreisprozess und trägt zur Beruhigung des Niveaus des Mediums bei. Um eine noch bessere Beruhigung zu erreichen, wird beispielsweise in der EP1273697 vorgeschlagen, die Überlaufkante zu verlängern. Neben dem hohen Aufwand wirkt sich hierbei die hohe Überlaufmenge als nachteilig aus.
Demgegenüber kann durch eine unebene Gestaltung der Überlaufkante in Abhängigkeit von der Ausdehnung der Unebenheiten die überlaufende Menge an Medium in einem Schwankungsbereich des Niveaus zwischen der unteren und der oberen Begrenzung der Unebenheiten eingeschränkt werden. Der verminderte Abfluss trägt wesentlich zur Beruhigung bei. Erst wenn das Niveau des Mediums über die Unebenheiten hinaussteigt, vergrößert sich die Abflussmenge wegen des Überspülens der Unebenheiten wesentlich. Die Größe der Unebenheiten sollte allerdings so bemessen sein, dass dies nicht während des normalen Betriebs erfolgt. Im Ergebnis kommt es zu geringen Überlaufmengen bei einem ruhigen, allerdings leicht in seiner Höhe schwankendem Niveau des Mediums. Durch eine entsprechende Regelgüte lassen sich die Schwankungen jedoch minimieren.
Hierzu ist es vorteilhaft, wenn die Überlaufkante eine oder mehrere sich quer zur Strömungsrichtung des Mediums erstreckende Erhebungen besitzt, die vorzugsweise gleichmäßig über die Breite der Überlaufkante quer zur Strömungsrichtung verteilt angeordnet sind.
Falls mehrere Erhebungen vorhanden sind, so können diese die gleiche Form oder aber unterschiedliche Formen aufweisen. Während die gleiche Form auch das gleiche Verhalten beim Ansteigen des Niveaus des Mediums entlang der Überlaufkante zur Folge hat, kann dieses Verhalten durch unterschiedliche Formen entsprechend verändert werden.
Des Weiteren können die Erhebungen ebenso die gleiche oder unterschiedliche Höhen haben. Bei gleicher Höhe vergrößert sich die überlaufenden Menge an Medium durch das gleichzeitige Überspülen aller Erhebungen entsprechend. Demgegenüber kann bei unterschiedlicher Höhe der Erhebungen die überlaufende Menge bei ansteigendem Niveau allmählich oder in Stufen gesteigert werden. In diesem Zusammenhang kann es auch von Vorteil sein, dass die Höhe der Erhebungen zur Wand des Behälters hin zunimmt.
Für die meisten Anwendungen hat es sich als optimal erwiesen, wenn die Höhe der Erhebungen zwischen 10 und 30 cm, vorzugsweise zwischen 10 und 20 cm liegt.
Um die kontinuierliche Erhöhung der Überlaufmenge bei steigendem Niveau bzw. Verminderung bei fallendem Niveau im Bereich der Erhebungen zu verstärken, sollte sich der Querschnitt der Erhebungen quer zur Strömungsrichtung nach oben verkleinern, vorzugsweise allmählich verkleinern. Hierzu ist es vorteilhaft, wenn der Querschnitt der Erhebungen quer zur Strömungsrichtung einem Dreieck mit nach oben weisender Spitze entspricht oder aber der Querschnitt der Erhebungen quer zur Strömungsrichtung Rundungen aufweist. Dies hat außerdem den Vorteil, dass es zu keiner abrupten Erhöhung bzw. Verminderung der Überlaufmenge kommt, wenn das Niveau des Mediums die Erhebungen übersteigt bzw. unterschreitet.
Falls dies jedoch nicht von Bedeutung ist, so ist es ebenso möglich, dass der Querschnitt der Erhebungen quer zur Strömungsrichtung nach oben konstant bleibt.
Im Interesse einer einfachen Konstruktion sollte der Behälter von einem vorzugsweise liegenden, zylindrischen Behälter gebildet werden.
Nachfolgend soll die Erfindung an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.
In der beigefügten Zeichnung zeigt:
1: einen schematischen Längsschnitt durch einen Entgasungs-Behälter 2;
2 bis 5: einen Querschnitt durch einen Behälter 2 mit verschieden gestalteten Überlaufkanten 6.
Gemäß 1 wird der Entgasungsraum für das Medium 1, insbesondere eine Faserstoffsuspension, wie sie zur Herstellung einer Papier-, Karton,- Tissue- oder einer anderen Faserstoffbahn benötigt wird, von einem zylindrischen, liegenden Behälter 2 gebildet. Das zu entgasende Medium 1 wird hier über mehrere Düsen 10 des Zulaufs 3 in den oberen Teil des Behälters 2 gesprüht. Der oberhalb des sich sammelnden Mediums 1 befindliche Teil des Entgasungsraumes ist über einen Unterdruckanschluss 9 mit einer Unterdruckquelle verbunden. Der im Entgasungsraum herrschende Unterdruck führt zum Sieden des Mediums 1.
Das entgaste Medium 1 kann so, wie bekannt, einfach über einen Ablauf 4 am Boden des Behälters 2 abgeführt werden.
Der Zulauf 3 für das zu entgasende Medium 1 wird gemäß 1 von einem parallel zur Zylinderachse 11 des Behälters 2 von außen in den Behälter 2 verlaufenden Vierkantrohr gebildet, dessen innerer Querschnitt sich in Strömungsrichtung des Mediums 1 kontinuierlich verringert. Dabei besitzt das konstruktiv einfache Vierkantrohr über die Länge verteilt mehrere in den oberen Teil des Behälters 2 gerichtete Zulauf-Düsen 10.
Durch die Querschnittverminderung wird erreicht, dass an den Zulauf-Düsen 10 etwa der gleiche Druck ansteht.
Der Pegel des sich im Behälter 2 sammelnden Mediums 1 wird von einem Überlauf 5 bestimmt, welcher im Interesse der Einfachheit von einer quer zur Zylinderachse 11 im unteren Teil des Behälters 2 verlaufenden Wand gebildet wird.
Über diesen Überlauf 5 werden nicht nur überschüssiges Medium 1 sondern auch Verunreinigungen abgeführt, die sich an der Oberfläche des Mediums 1 sammeln.
Um die hydraulische Stabilität des Mediums 1 im Behälter 2 zu verbessern, besitzt die den Überlauf 5 nach oben begrenzende Überlaufkante 6 gemäß den 2 bis 5 mehrere sich quer zur Strömungsrichtung 8 des Mediums 1 beim Überströmen der Überlaufkante 6 erstreckende Erhebungen 7. Diese Erhebungen 7 begrenzen die Menge des überlaufenden Mediums 1 sofern das Niveau die untere Begrenzung der Überlaufkante 6 überschreitet. Erst wenn das Niveau soweit steigt, dass die Erhebungen 7 überspült werden, erhöht sich die Überlaufmenge stark. Die geringe Überlaufmenge trägt wesentlich zur hydraulischen Beruhigung des Mediums 1 im Behälter 2 bei. Eine geringere Überlaufmenge hat außerdem energetische Vorteile.
Zur Vereinfachung haben die hier dargestellten Erhebungen 7 einer Überlaufkante 6 jeweils die gleiche Höhe im Bereich zwischen 10 und 20 cm und die gleiche Form.
Des Weiteren sind bei Vorhandensein mehrerer Erhebungen 7 diese entlang der Überlaufkante 6 gleichmäßig verteilt.
Die in den 2 bis 4 gezeigten Erhebungen 7 haben quer zur Strömungsrichtung 8 betrachtet einen Querschnitt, der sich nach oben allmählich verkleinert. Bei 2 steigt die Höhe der Erhebung 7 ausgehend von der Mitte allmählich zur jeweiligen Behälterwand an. Bei 3 entspricht der Querschnitt der Erhebungen 7 quer zur Strömungsrichtung 8 einem Dreieck mit nach oben weisender Spitze. Die Überlaufkante 6 gemäß 4 hat quer zur Strömungsrichtung 8 des Mediums 1 eine Wellenform. Dies führt dazu dass die überlaufende Menge an Medium 1 mit steigendem bzw. fallendem Niveau im Bereich der Erhebungen 7 ansteigt bzw. fällt. Allerdings kommt es auch zu keinem Sprüngen der Überlaufmenge beim Überschreiten bzw. Unterschreiten der Spitze der Erhebungen 7.
Soll das Ansteigen bzw. Abfallen der Überlaufmenge im Bereich der Erhebungen 7 weniger stark erfolgen, so kann der Querschnitt der Erhebungen 7 quer zur Strömungsrichtung 8 gemäß der Ausführung nach 5 nach oben konstant bleiben. Allerdings hat dies einen Sprung bei der Überlaufmenge beim Unter- bzw. Überschreiten der Oberkante der Erhebungen 7 zur Folge.
Da das Medium 1 im Behälters 2 hydraulisch relativ stabil ist, können Zulauf 3, Ablauf 4 und Überlauf 5 relativ nah zueinander angeordnet werden, so dass eine sehr kompakte Anordnung entsteht. Dementsprechend kann der Überlauf 5, entlang der Zylinderachse 11 betrachtet, zwischen Zulauf 3 und Ablauf 4 oder, wie in 1 gezeigt, auf der dem Zulauf 3 gegenüberliegenden Seite des Behälters 2 angeordnet werden. Im letzte Fall befindet sich der Ablauf 4 bezüglich der Zylinderachse 11 zwischen Zulauf 3 und Überlauf 5.
Der Überlauf 5 kann, insbesondere dann, wenn dieser zwischen Zu- 3 und Ablauf 4 angeordnet ist, auch als Überlaufrohr ausgebildet sein.
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 4106140 [0003]
DE 19947905 [0003]
EP 1273697 [0007]

Claims

Vorrichtung zum Entgasen von flüssigen bis pastösen Medien (1), insbesondere Faserstoffsuspensionen in einem geschlossenen und mit einer Unterdruckquelle verbundenen Behälter (2), welcher zumindest einen Zulauf (3) und wenigstens einen Ablauf (4) für das Medium sowie mindestens einen Überlauf (5) zum Abscheiden überschüssigen Mediums (1) besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass die den Überlauf (5) oben abschließende Überlaufkante (6) uneben ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlaufkante (6) zumindest eine sich quer zur Strömungsrichtung (8) des Mediums (1) erstreckende Erhebung (7) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlaufkante (6) mehrere sich quer zur Strömungsrichtung (8) des Mediums (1) erstreckende Erhebungen (7) besitzt, die vorzugsweise gleichmäßig über die Breite der Überlaufkante (6) quer zur Strömungsrichtung (8) verteilt angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen (7) die gleiche Form haben.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen (7) unterschiedliche Formen aufweisen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der Erhebungen gleich ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen (7) unterschiedliche Höhe aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der Erhebungen (7) zur Wand des Behälters (2) hin zunimmt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der Erhebungen (7) zwischen 10 und 30 cm, vorzugsweise zwischen 10 und 20 cm liegt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Querschnitt der Erhebungen (7) quer zur Strömungsrichtung (8) nach oben verkleinert, vorzugsweise allmählich verkleinert.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Erhebungen (7) quer zur Strömungsrichtung (8) einem Dreieck mit nach oben weisender Spitze entspricht.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Erhebungen (7) quer zur Strömungsrichtung (8) Rundungen aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Erhebungen (7) quer zur Strömungsrichtung (8) nach oben konstant bleibt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (2) von einem vorzugsweise liegenden, zylindrischen Behälter (2) gebildet wird.