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Verfahren und Vorrichtung zur Abscheidung von in Wasser suspendierten
Zellulosefasern Zur Abscheidung von in Wasser suspendierten Zellulosefasern in einem
gegenüber der Atmosphäre abgeschlossenen Gefäß ist es z. B. durch die deutschen
Patentschriften 870 494 und 879 677 der Anmelderin bekannt, die Suspension durch
einen im unteren Teil des vorderen Endes eines Gefäßes ausmündenden Einlaß zuzuführen
und die gereinigte Flüssigkeit durch einen Auslaß am hinteren Ende des Gefäßes abzuleiten.
Hierbei wird in einem Gasraum des Gefäßes durch Absaugen der Gase ein Unterdruck
aufrechterhalten und dadurch die Suspension in das Gefäß abgesaugt, so daß sich
die in der Flüssigkeit gelösten Gase abtrennen und die Zellulosefasern durch anhaftende
Gasbläschen nach der Oberfläche der Flüssigkeit emporgehoben werden, um einen auf
der Flüssigkeit schwimmenden wässerigen Faserbrei zu bilden, der am hinteren Ende
des Gefäßes abgeleitet wird. Die bekannten Schwemmvorrichtungen haben den Nachteil,
daß sie einen sehr großen Raumbedarf in der Höhe erfordern. Es ergeben sich daher
Schwierigkeiten in bezug auf die Unterbringung in den üblichen Fertigungsanlagen.
Die große Raumhöhe ergibt sich aus der Tatsache, daß die bekannten Vorrichtungen
mit einer großen hydrostatischen Niveaudifferenz arbeiten, die direkt von dem Unterdruck
oder von dem verwendeten Vakuum abhängig ist. Bei Verwendung von Atmosphärendruck
im Einlauf und Auslauf der Flüssigkeit ist die hydrostatische Niveaudifferenz annähernd
gleich der Höhe der dem Vakuum entsprechenden Flüssigkeitssäule.
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Die vorliegende Erfindung hat sich nun die Aufgabe gestellt, die Bauhöhe
herabzusetzen. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erzielt, daß die Suspension
dem Gefäß in der Weise zugeführt wird, daß sie beim Einströmen im unteren Teil des
Gefäßes einen Unterdruck erhält, der wesentlich kleiner ist als der Atmosphärendruck.
Dadurch wird es möglich, den Unterdruck im Gasraum und die Höhe der Flüssigkeitssäule
derart abzuwägen, wie dies für den Trennprozeß am zweckmäßigstens ist und gleichzeitig
die Bauhöhe wesentlich zu reduzieren. Es wurde z. B. möglich, die Bauhöhe auf 1
m zu verringern und gleichzeitig einen Unterdruck im Gasraum von 0,2 bis 0,8 atm
zu verwenden. Die Höhe des Flüssigkeitsspiegels über den Suspensionseinlaß kann
kleiner als die Hälfte der Höhe der dem Unterdruck entsprechenden Wassersäule gehalten
werden. Gemäß der weiteren Erfindung ist es vorteilhaft, im Suspensionseinlauf einen
Strömungswiderstand vorzusehen, der den Druck der einströmenden Suspension wesentlich
unter den Atmosphärendruck herabsetzt. Die Erfindung wird im einzelnen an Hand der
Zeichnung näher erläutert, die in den F i g. 1 und 2 schematisch zwei verschiedene
Ausführungen einer Aufschwemmvorrichtung zeigt.
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F i g. 1 zeigt das Aufschwemmgefäß, welches aus einem im wesentlichen
als Parallelepiped ausgebildetem Behälter besteht, der einen Einlauf 2 für die Suspension,
einen Auslauf 3 für die abgeschiedenen Teilchen, welche z. B. Zellulosefasern sein
können, und einen Auslauf 4 für die gereinigte Flüssigkeit aufweist. Die von der
Flüssigkeit abgeschiedenen und an die Oberfläche gestiegenen Fasern bilden in bekannter
Weise eine zusammenhängende Schicht von Faserbrei oder Pulpe, die dem Flüssigkeitsstrom
vom Einlauf 2 in Richtung des Auslaufes 4 folgen und von der gereinigten
Flüssigkeit getrennt werden, indem sie über die obere Kante eines Überlaufes 5 läuft.
Der wässerige abgeschiedene Faserbrei ist von einer Tasche bzw. einem Absatz
6 aufgenommen, welcher innerhalb des Behälters 1 in Verbindung mit
dem Überlauf 5 angeordnet ist und von welchem der wässerige Brei mittels einer Pumpe
7 beseitigt wird. Gleichzeitig werden mittels einer nicht dargestellten Pumpe die
Gase aus der Flüssigkeit abgeschieden, so daß ein Unterdruck in der Gaskammer aufrechterhalten
ist, dessen Größe von der Absaugfähigkeit der Pumpe und des Dampfdruckes der Flüssigkeit
abhängt. Der Abzug der Fasern und der Gase wird selbsttätig in Abhängigkeit von
dem vorhandenen Vakuum geregelt. Ist dieses zu tief, wird eine größere Menge faserigen
Breis über die überlaufkante fließen und die abströmende Gasmenge wird abnehmen.
Das
Vakuum wird sich dann entsprechend den mit der Suspension einfließenden
Fasern und durch die über das Ventil 9 einströmende Luft verringern. Wenn das Vakuum
in der Gaskammer 8 abnimmt, wird durch die Pumpe mehr Gas abgesaugt, und das Vakuum
steigt wieder.
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Die Pumpe 7 kann somit selbsttätig durch Mittel gesteuert sein, die
in Abhängigkeit von dem Vakuum in der Gaskammer 8 tätig sind und ein Kontrollventil
auf der Absaugseite der Pumpe steuern, so daß das Vakuum konstant gehalten ist.
Das gleiche Ergebnis kann auch durch eine ähnliche Steuerung des Lufteinlaßventils
9 erreicht werden.
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Die Abscheidung der aufgeschwemmten Faserschicht kann auch mit anderen
Mitteln als einem Überlauf erzielt werden. Zum Beispiel kann die Schicht durch ein
Mundstück abgesaugt werden, das unmittelbar unter der Faserschicht endet. Die Schicht
kann auch durch eine Verbindung von Messern oder Schabern beseitigt werden, wobei
der Faserbrei über einen geneigten Tisch gebracht wird und über die obere Kante
des Tisches abgezogen wird. Für denselben Zweck kann man auch ein endloses Drahtgewebe
od. dgl. benutzen, das zum Teil in die Flüssigkeit eintaucht, so daß die Faserschicht
von dem Drahtgewebe abgeführt werden kann.
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Die Kontrolle des Unterdruckes in der Gaskammer und Einstellung des
Flüssigkeitsniveaus auf eine konstante Höhe erfolgt gleichzeitig, so -daß die Menge
der einfließenden Flüssigkeit bei 2 und die Menge der ausfließenden Flüssigkeit
bei 4 die gleiche ist. Ferner ist es möglich, das Flüssigkeitsniveau durch einen
Schwimmer 1.0 zu überwachen, der ein Ventil 11 im Auslauf der Pumpe 7 steuert. An
Stelle des Schwimmers 10 kann man auch andere hydraulische, pneumatische
oder elektrische Steuereinrichtungen verwenden, wie sie an sich für die Regulierung
und die Messung von Flüssigkeitsniveaus bekannt sind.
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In dem dargestellten Beispiel wird die Fasersuspension von einem Vorratsbehälter
12 mit Hilfe einer Pumpe 13 geliefert. In dem Einlauf ist ein Reduzierventil 14
vorgesehen, das von Hand oder automatisch geregelt werden kann, in Abhängigkeit
von dem Flüssigkeitsniveau des Vorratsbehälters mittels eines Schwimmers 15 oder
auf eine ähnliche Weise. Das Reduzierventi114 ist gemäß der Erfindung derart eingestellt,
daß es den Druck der Suspension im Einlauf des Aufschwemmgefäßes gegenüber dem Außendruck,
der gleich oder größer als der Atmosphärendruck ist, auf einen Druck niedriger als
der Atmosphärendruck innerhalb des Gefäßes, herabsetzt. Der Druck im Einlauf ergibt
sich aus der Summe des absoluten Druckes in der Gaskammer 8 und dem Druck der Flüssigkeitssäule
zwischen dem Ende des Einlaufrohres 2 und dem Flüssigkeitsniveau im Aufschwemmgefäß.
Bei einem konstanten Einflußdruck wird sich das Flüssigkeitsniveau mit dem Vakuum
in der Gaskammer entsprechend ändern und umgekehrt, so daß die Summe vom Gas- und
Flüssigkeitsdruck unveränderlich bleibt. Wenn die Suspension nahe dem Boden des
Aufschwemmgefäßes eingeführt ist, wird das Flüssigkeitsniveau in dem Gefäß, welches
im wesentlichen von der Höhe des Gefäßes bestimmt ist, von der Auswahl des Unterdruckes
abhängen, der im Einfließpunkt 2 und in der Gaskammer 8 herrscht. Daraus folgt,
daß bei einem bestimmten gewünschten Unterdruck in der Gaskammer die Flüssigkeitshöhe
durch eine entsprechende Einstellung des Reduzierventils geregelt werden kann. Es
ist somit möglich, die Druckreduktion im Hinblick auf die für das Aufschwemmverfahren
geeignete Flüssigkeitshöhe zu wählen, wobei die Flüssigkeitshöhe von den Abmessungen
der Länge und Breite des Aufschwemmgefäßes abhängt. Auf diese Weise ist es möglich,
die Höhe des Aufschwemmgefäßes in der Praxis bis auf 1 m zu verringern. Der Unterdruck
in der Gaskammer 8 kann zwischen 0 und 1 atm, insbesondere zwischen 0,2 und 0,8
atm absolut liegen.
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Um eine gleichmäßige Verteilung des Suspensionsflusses und eine gleichmäßige
Strömungsgeschwindigkeit durch den Querschnitt des Flüssigkeitsstromes zu erreichen,
ist es vorteilhaft, ein Sieb 16 am Einlaufende des Gefäßes anzuordnen, wodurch das
Flüssigkeitsniveau in diesem Teil entsprechend dem Flüssigkeitswiderstand des Schirmes
höher wird.
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Der Unterdruck an der Öffnung des Einlaufrohres 2 ist im wesentlichen
abhängig von der durch die Pumpe 17 geförderten gereinigten Flüssigkeit, welche
für diese Zwecke derart eingestellt ist, daß die Menge der ausfließenden Flüssigkeit
der Menge der einfließenden Flüssigkeit entspricht. Wie in F i g. 2 dargestellt,
kann diese Regelung mit Hilfe eines Schwimmers 18 erfolgen, der ein Ventil 19 im
Auslauf der Pumpe 17 betätigt.
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Für den Fall, daß ein genügend hoher Raum für den Ablauf der gereinigten
Flüssigkeit zur Verfügung steht, kann man auf die Pumpe 17 verzichten und die gereinigte
Flüssigkeit nur über das mit der Atmosphäre in Verbindung stehende Ventil 19 ausfließen
lassen. Die Auslaßhöhe des Ablaufrohres kann ein wenig unterhalb dem Niveau liegen,
bei welchem die Wassersäule das Vakuum im Aufschwemmgefäß ausgleicht. Der zusätzliche
Druck, der hierbei erforderlich ist, muß nicht höher sein, als es erforderlich ist,
den Strömungswiderstand des Auslaufrohres einschließlich eines eingeschalteten Ventils
darin zu überwinden.
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In der F i g. 2 ist eine Ausführung dargestellt, worin die gelieferte
Suspension von der Größe des Vorratsbehälters 20 abhängt, der über dem Flüssigkeitsspiegel
in dem Aufschwemmgefäß angeordnet ist. Die sonst übliche Pumpe ist nicht erforderlich.
Für das Absaugen der Gase und der Fasern sind getrennte Pumpen 21 und 22 vorgesehen.
Der Abzug des Gases kann in Abhängigkeit von dem Gasdruck durch Druckmesser geregelt
werden, die mit dem Ventil 9 zusammenarbeiten. Die abgeschiedenen Fasern sammeln
sich in der Tasche bzw. im Absatz 6 in. geeigneter Höhe, so daß die Pumpe 22 den
Faserbrei absaugt; der Abzug ist niveauabhängig durch einen Schwimmer 23 geregelt,
der ein Ventil 24
steuert, das im Faserablauf eingebaut ist.
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Bevor die Suspension in das Aufschwemmgefäß eintritt, ist sie in bekannter
Weise mit Luft gemischt, die teilweise in der Flüssigkeit gelöst ist. Entsprechend
dem Unterdruck gibt die strömende Suspension Gas in Form von Blasen ab, welche an
den Fasern haften und diese an der Oberfläche der Flüssigkeit bringen. Um die Haftung
und Aufschwemmung zu fördern, kann die Suspension in bekannter Weise mit chemischen
Mitteln präpariert sein.
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Das Aufschwemmgefäß kann jede geeignete Form aufweisen und z. B. als
ein horizontaler oder aufrechtstehender Zylinder ausgebildet sein.