DE19648774A1 - Verfahren und Vorrichtungen zum Entwässern einer Faserstoffsuspension - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entwässern einer Faserstoffsuspension gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie Entwässerungsvorrichtungen gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 10, 22 und 23.

WO 96/08660 beschreibt eine Vorrichtung, mit der ein Verfahren dieser Art durchführbar ist. Diese Vorrichtung enthält eine antreibbare Saugwalze mit durchlässiger Oberfläche, welche von einem undurchlässigen Kunststoffband auf einem Teil ihres Umfangs umgeben ist. Die Suspension wird zwischen diese beiden Flächen eingegeben und entwässert.

Bei Verfahren dieser Art wird normalerweise angestrebt, eine möglichst gute Entwässerung bei möglichst hohem Durchsatz zu erreichen. Diesem Ziel steht beim genannten Stand der Technik die Tatsache im Wege, daß das undurchlässige Band im wichtigen ersten Teil der Entwässerungszone lediglich die Entwässerung nach außen hin gestattet, was bedeutet daß infolge der Zentrifugalkräfte ein recht beträchtlicher Unterdruck an der Saugwalze erforderlich ist.

Ein weiterer Nachteil dieser Vorrichtung besteht darin, daß sich an der stillstehenden und undurchlässigen Siebfläche beim Betrieb Feststoffe anstauen können, die sehr schnell zu Klumpen führen und die den Betrieb der ganzen Vorrichtung empfindlich stören. Eine Reinigung ist während des Betriebes nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen und derart zu gestalten, daß eine gute Entwässerungsleistung bei hoher Betriebssicherheit erzielt wird.

Diese Aufgabe wird durch die Kennzeichen des Anspruchs 1 erfüllt.

Mit Hilfe dieser Maßnahmen kann dort, wo die Suspension zwischen die konvergierenden Flächen eingeführt wird, eine sehr wirksame Entwässerung erreicht werden, da sie durch Zentrifugalkräfte unterstützt. Hinzu kommt, daß - wie an sich bekannt - die beiden konvergierenden Flächen relativ zueinander bewegt werden, wodurch sich ein Scherfeld in der Suspensionsschicht bildet. Zudem ist durch Wahl der Geschwindigkeiten sowohl der genannten Flächen als auch der eintreffenden Suspension die Steuerung des Entwässerungseffektes in der gewünschten Weise möglich.

Der aus der Faserstoffsuspension gewonnene, mehr oder minder trockene Stoff liegt in Bahnform vor, gegebenenfalls auch in Form von Faserstoffröllchen, deren Achse beim Entstehen quer zur Bewegungsrichtung der Flächen verläuft und die einen Durchmesser zwischen unter einem Millimeter und mehreren Millimetern haben können.

Bei der konkreten Durchführung des Verfahrens ergibt sich eine Mehrzahl von Variationsmöglichkeiten. Im folgenden wird zunächst erklärt, wie die Relativgeschwindigkeit zwischen den beiden konvergierenden Flächen erzeugt werden kann und weiche Wirkungen damit verbunden sind. Bekanntlich wird die Suspension mit einer Strömungsgeschwindigkeit in eine solche Entwässerungsvorrichtung eingeführt, wobei die Strömungsgeschwindigkeit u. a. die Suspensionsmenge bestimmt, die auf der Maschine in einer bestimmten Zeit entwässert werden kann. In der Praxis gibt man für mindestens eine der diese Suspension berührenden Flächen eine Geschwindigkeit in Stromrichtung (stromabwärts) vor, die mit einer gewissen Abweichung der Strömungsgeschwindigkeit der Suspension am Einlauf entspricht. Bei Wahl dieser Differenzgeschwindigkeit ergeben sich bereits Einflußmöglichkeiten auf den Entwässerungseffekt der Maschine. Dabei sollen sich die beiden konvergierenden Flächen mit Relativgeschwindigkeit aneinander vorbeibewegen. Eine einfache Realisierung ist die, eine Fläche still zu halten. Vorteile können sich aber ergeben, wenn auch die zweite Fläche absolut gesehen mit einer geringen Geschwindigkeit (Kriechgeschwindigkeit) bewegt wird, was etwa verschleißtechnisch günstiger ist und auch die Möglichkeit bietet, während des Betriebes beide Flächen zu reinigen. Bei hoher Maschinengeschwindigkeit bewegt sich die zweite Fläche noch schneller, je nachdem wie es die gewünschte Relativgeschwindigkeit erfordert.

Ferner hat auch die Oberfläche, mit der die Suspension in Berührung kommt, Einfluß auf die Wirkung des Verfahrens. Infolge der Relativbewegung der beiden Kontaktflächen neigt die sich dazwischen befindende Suspension zur Röllchenbildung, was in vielen Fällen auch gewünscht wird. Durch Auswahl dieser Oberflächen kann die Röllchenbildung ohne weiteres auch gesteuert werden, damit sie z. B. stark genug ist, um die Entwässerung zu begünstigen, aber nicht so stark, um z. B. unerwünschte Verklumpungen oder Verschleiß zu erzeugen.

Fig. 1 Entwässerungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, schematisch in Seitenansicht;

Fig. 2 Variante des in Fig. 1 gezeigten Gegenstandes;

Fig. 3 Variante des in Fig. 2 gezeigten Gegenstandes;

Fig. 4 Entwässerungsvorrichtung mit gekrümmtem Schuh;

Fig. 5 Entwässerungsvorrichtung mit geteiltem Außensieb;

Fig. 6 Detail: Siebvariante;

Fig. 7 Detail: spezielle Anpreßvorrichtung;

Fig. 8 Detail: Entwässerungsfläche mit Druckleisten;

Fig. 9 Entwässerungsvorrichtung mit unten liegendem Außensieb.

Fig. 1 zeigt anhand einer schematisch dargestellten Entwässerungsvorrichtung die Vorgehensweise bei der Ausführung des Verfahrens. Bei der dargestellten Entwässerungsvorrichtung ist eine der konvergierenden Flächen durch eine innere gekrümmte Fläche 2 gebildet, die zu einem Zylinder 4 gehört. Dieser Zylinder 4 rotiert in Umfangsrichtung (Pfeil R), und zwar mit einer Geschwindigkeit, die mit einer gewissen Toleranz der Geschwindigkeit entspricht, mit der die Suspension S aus dem Stoffauflauf 3 austritt. Die zweite konvergierende Fläche ist die äußere gekrümmte Fläche 2, hier durch ein Sieb 6 gebildet, das an beiden Enden eingespannt ist, sich also in Umfangsrichtung praktisch nicht bewegt. Die äußere gekrümmte Fläche 1 ist mit Öffnungen 7 versehen, welche hier nur exemplarisch angedeutet sind. Die Suspension S wird zwischen die beiden gekrümmten Flächen 1 und 2 eingeführt und entwässert, wobei sich diese in der bereits erwähnten Weise relativ zueinander bewegen. Die Suspension wird nach außen entwässert, was durch Pfeile W angedeutet ist. Die entwässerte Suspension S′ fällt in einen Auffangbehälter. Falls erforderlich, kann sie auch mit einem Schaber 9 von dem Zylinder 4 abgenommen werden.

Der wesentliche Unterschied der Vorrichtung in Fig. 2 und in Fig. 1 liegt darin, daß das Sieb 6 als Endlosschlaufe ausgebildet ist. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, dieses Sieb entweder mit einer Kriechgeschwindigkeit laufen zu lassen, um - wie bereits erwähnt - es zu reinigen (z. B. mit Sprührohr 8) oder seinen Verschleiß zu vergleichmäßigen oder es ist auch möglich, die Geschwindigkeit dieses Siebes so zu wählen, daß sie in etwa der Geschwindigkeit der einströmenden Suspension S entspricht. In diesem Fall kann der Zylinder 4 still stehen oder seinerseits mit einer angepaßten Geschwindigkeit bewegt werden. Wenn der Zylinder 4 bewegt wird, erhält er auch einen hier nicht gezeichneten Antrieb. Dann kann er vorteilhaft durch ein Sprührohr 8′ gereinigt werden.

Eine Variante der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung stellt Fig. 3 dar, und zwar wird das Sieb 6 zusätzlich zwischen zwei Preßwalzen 10 geführt, um den Entwässerungseffekt zu steigern. Eine dieser Preßwalzen kann zur Abnahme des eingedickten Stoffes dienen. Bezüglich der Relativbewegung gilt das zu Fig. 2 bereits Gesagte.

Fig. 4 erläutert eine Variante des Verfahrens anhand einer weiteren Entwässerungsvorrichtung, bei der zwar beide konvergierenden Flächen gekrümmt sind, aber die innere gekrümmte Fläche 2 durch einen gekrümmten Schuh 11 gebildet wird. Dieser Schuh 11 steht im Raume still, und die Relativbewegung wird durch ein umlaufendes Sieb 6, ähnlich wie bereits erläutert, ermöglicht. Vorteilhaft, aber nicht unbedingt erforderlich, ist eine zusätzliche Anpressung durch eine Preßwalze 12. Diese wird mit einer Kraft (Pfeil) gegen das Sieb 6 in Richtung Schuh 11 angedrückt und erhöht dadurch die Entwässerungsleistung der Vorrichtung. Die Preßwalze 12 kann glatt, befilzt oder auch mit Öffnungen versehen sein. An ihrer Stelle kann auch ein Preßschuh verwendet werden.

Es kann durchaus von Vorteil sein, die Entwässerungszone in mindestens zwei Abschnitte zu unterteilen, in denen eine der gekrümmten Flächen unterschiedliche Krümmungen und/oder Winkel hat. Eine solche Maßnahme ist in der Fig. 5 angedeutet am Beispiel eines steifen, die äußere gekrümmte Fläche bildenden Siebes, welches aus zwei Teilen 6′ und 6′′ besteht, die mit einem Gelenk 14 miteinander verbunden sind. Dieses Gelenk kann in speziellen Fällen auch verschiebbar gestaltet werden, so daß sich die Grenze der beiden Bereiche, die zu den jeweiligen Teilen 6, 6′ des Siebes gehören, ändern läßt. Die Unterteilung kann auch so vorgenommen werden, daß mehr als zwei Bereiche entstehen. Werden anstelle der hier gezeigten steifen Siebe biegeschlaffe Siebe verwendet, so ist das ohne weiteres möglich, da sie jeweils an einem Ende gespannt werden können, wobei die Siebspannung mit Vorteil unterschiedlich sein kann. Die Siebe werden dann an einer fixierbaren Linie, die z. B. durch eine Befestigungsstange gebildet sein kann, verbunden. Auch die Befestigungsstange könnte wiederum verschiebbar sein.

Fig. 6 zeigt den Teil eines Siebes, das bei der Durchführung des Verfahrens Verwendung finden kann an einer Fläche, die im Raume nicht bewegt wird. In einem solchen Falle können Zonen mit verschiedener Siebmaschenweite vorgesehen sein, wobei in der Regel die Siebmaschenweite oder Webart, in Stromrichtung der Suspension gesehen, gröber wird. Die Struktur der Siebe ist übertrieben gezeichnet, um sie zu verdeutlichen.

Der Entwässerungseffekt kann noch weiter gesteigert werden, wenn eine spezielle Anpreßvorrichtung 20, wie in Fig. 7 dargestellt, verwendet wird. Diese enthält ein Druckelement 21, z. B. einen Luftschlauch, welcher Leisten 22 gegen z. B. ein stehendes, flexibles Sieb 6 drückt. Die Anpreßvorrichtung 20 ist so ausgeführt, daß sich zwischen den Leisten Kammern verschiedenen Druckes bilden, wobei die wechselseitige Beaufschlagung - erst Überdruck mit Luftdruck, dann Unterdruck zum Absaugen des Wassers, dann wieder Überdruck etc. - die Entwässerung fördert. In besonderen Fällen kann zum Überdruck Waschwasser verwendet werden, wenn ein besonderer Wascheffekt gewünscht wird. Dabei würde die Entwässerungsleistung allerdings etwas zurückgehen. Das Druckelement 21 kann auch Druckstöße erzeugen und dadurch die Entwässerung weiter verbessern.

Ähnlich wie in Fig. 7, ist in Fig. 8 ein weiterer mit Druckleisten 24 versehener Entwässerungsbereich gezeichnet. Die Druckleisten können z. B., wie hier dargestellt, mit Federn gegen eine undurchlässige Fläche, z. B. ein Kunststoffband, angedrückt werden, so daß eine verstärkte Entwässerung durch das Sieb 6 stattfindet. Aus Verschleißgründen wird man mit Vorteil die Druckleisten an die nicht oder höchstens im Kriechgang laufende undurchlässige Fläche, z. B. ein Kunststoffband, andrücken. Grundsätzlich ist aber auch der Einsatz an der durchlässigen äußeren Fläche möglich. Anstelle von oder zusätzlich zu Druckleisten mit konstanter Andruckkraft können auch Pulsationsvorrichtungen 23 eingesetzt werden, die nicht nur die Entwässerungsleistung erhöhen, sondern auch das Ankleben des Stoffes verhindern helfen.

Fig. 9 zeigt eine ähnliche Vorrichtung wie Fig. 2, allerdings im wesentlichen um 90° gedreht, so daß der Entwässerungsbereich im wesentlichen unterhalb des Zylinders liegt.

In vielen Fällen kann es von Vorteil sein, wenn auf beiden Seiten die konvergierenden Flächen durch flexible Siebe gebildet werden. An sich ist das bei Doppelsiebformern in der Papiermaschine bekannt, wobei diese zueinander allerdings keine nennenswerte Relativgeschwindigkeit haben. Durch diesen zusätzlichen Aufwand wird z. B. die Abnahme der eingedickten Suspension beträchtlich erleichtert.

Claims (29)

1. Verfahren zum Entwässern einer Faserstoffsuspension, bei dem die zu entwässernde Suspension als Schicht zwischen zwei konvergierenden Flächen eingeführt wird, und zwar einer äußeren gekrümmten Fläche (1) und einer inneren gekrümmten Fläche (2), wobei sich die beiden Flächen (1, 2) mit einer Relativgeschwindigkeit zueinander bewegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Entwässerung nach der äußeren Seiten hin durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserstoffsuspension in einem Breitstrahl zwischen die beiden konvergierenden Flächen (1, 2) gelangt und dabei eine Geschwindigkeit hat, die der einer dieser Flächen (1, 2) mit einer Abweichung entspricht.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Suspension zwischen den konvergierenden Flächen ein Druck von mindestens 0,01 bar herrscht, der durch die Siebspannung aufgebracht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Relativgeschwindigkeit mindestens 18 m/min. beträgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Relativgeschwindigkeit mindestens 50 m/min. beträgt.

6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine der gekrümmten Flächen (1, 2), in Laufrichtung der anderen konvergierenden Fläche gesehen, still steht.

7. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine der gekrümmten Flächen (1, 2) glatt ist und die andere eine reibkrafterhöhende Oberfläche aufweist.

8. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden gekrümmten Flächen (1, 2) zumindest auf einem Teil des suspensionführenden Bereiches relativ zueinander oszillieren.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden gekrümmten Flächen (1, 2) an mehreren Stellen des suspensionführenden Bereiches relativ zueinander oszillieren.

10. Entwässerungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der voranstehenden Ansprüche mit einem rotierend antreibbaren Zylinder (4), dessen Mantel die innere gekrümmte Fläche (2) bildet, wobei die Entwässerungsvorrichtung mit einem auf einem Teil des Umfanges um diesen Zylinder (4) herumgeführten Sieb (6) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (4) zur Suspension hin keine zum Inneren führenden Öffnungen aufweist.

11. Entwässerungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (5) im Zylinder (4) vorhanden sind, die nicht in das Innere des Zylinders (4) führen, sondern blind sind.

12. Entwässerungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Sieb (6) biegeschlaff ist.

13. Entwässerungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Sieb (6) biegesteif ist.

14. Entwässerungsvorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Sieb (6) in Laufrichtung des Zylinders fest steht.

15. Entwässerungsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Sieb geteilt ist, indem es, in Laufrichtung betrachtet, aus mindestens zwei Bereichen besteht und daß beide Bereiche eine unterschiedliche Krümmung aufweisen.

16. Entwässerungsvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilungslinie, die die Bereiche trennt, verschiebbar ist.

17. Entwässerungsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Sieb (6) in der Entwässerungsvorrichtung durch ein Gelenk (14) schwenkbar zum Zylinder (4) hin befestigt ist.

18. Entwässerungsvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Sieb (6) mit einstellbarer Kraft gegen den Zylinder (4) gedrückt wird.

19. Entwässerungsvorrichtung nach Anspruch 12, 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Sieb (6) aus mindestens zwei durch Gelenke miteinander verbundenen Teilen besteht.

20. Entwässerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Sieb (6) Öffnungen (7) hat, die in unterschiedlichen Zonen des Siebes, in Laufrichtung des Zylinders gesehen, unterschiedlich sind.

21. Entwässerungsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Sieb (6) als Siebschlaufe ausgebildet ist und mit einer Geschwindigkeit von maximal 0,2 m/sec in Umfangsrichtung bewegbar ist.

22. Entwässerungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 mit einem nicht-rotierbaren Zylinder (4), dessen Mantel die innere gekrümmte Fläche (2′) bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Entwässerungsvorrichtung mit einem auf einem Teil des Umfangs um diesen Zylinder (4) herumgeführten biegeschlaffen Endlossieb versehen ist, das die äußere gekrümmte Fläche (1′) bildet und in Umfangsrichtung des Zylinders bewegbar ist.

23. Entwässerungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die innere gekrümmte Fläche (2′) von einem stillstehenden gekrümmten Schuh (11) gebildet wird und die äußere gekrümmte Fläche (1′) durch ein umlaufend antreibbares Endlossieb.

24. Entwässerungsvorrichtung nach Anspruch 21, 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere gekrümmte Fläche (1) mit Hilfe einer Preßwalze (12) oder eines Preßschuhs gegen die innere gekrümmte Fläche (2) gedrückt wird.

25. Entwässerungsvorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßwalze (12) eine Filzoberfläche hat.

26. Entwässerungsvorrichtung nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßwalze (12) an der Berührungsfläche mit der konvergierenden Fläche (1, 2) eine Umfangsgeschwindigkeit hat, die relativ zu der sie berührenden konvergierenden Fläche gegen deren Bewegung gerichtet ist.

27. Entwässerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die zu entwässernde Suspension (S) mit Hilfe eines Stoffauflaufes (3) in den Bereich der gekrümmten Flächen (1′, 2′) in Form eines Breitstrahles eingespritzt wird.

28. Entwässerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die zu entwässernde Suspension (S) über ein vorgeschaltetes Bogensieb vorentwässert wird und anschließend in den zwischen den gekrümmten Flächen gebildeten Spalt gelangt.

29. Entwässerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Pulsationsvorrichtung (23) vorhanden ist, die an mindestens einer der konvergierenden Flächen oszillierende Druckstöße erzeugt.