DE3919340A1 - Vorrichtung zum sieben einer zellulosefaserbrei-suspension - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Sieben einer Zellulosefaserbrei-Suspension, bestehend aus einem langge­ streckten Gehäuse und einer sich durch das Gehäuse erstreckenden Rotorwelle, wobei das Gehäuse einen Einführabschnitt aufweist, aus wenigstens einem ersten Siebabschnitt und einem Siebab­ schnitt, von denen jeder ein auf der Rotorwelle montiertes Rotorelement und einen mit diesem zusammenwirkenden Siebzylinder enthält, welcher eine äußere Kammer für die durchgelassene Fraktion und eine innere Siebkammer abgrenzt, und einem Abschnitt für die zurückgehaltene Fraktion für die Austragung der beim Sieben zurückbleibenden Fasersuspension aus der Vorrichtung, wobei der Einführabschnitt mit der Siebkammer des ersten Sieb­ abschnitts verbunden ist.

Eine Siebvorrichtung zum Sieben von Zellstoffbrei ist bei­ spielsweise durch die Patentschrift SE 85 01 030-4 ent­ sprechend der US-PS 46 80 108 bekannt. Jedoch enthält der dort offenbarte Siebapparat zwei Siebabschnitte, die nahe beieinander liegen, und es besteht die Absicht, zwei ver­ schiedene durchgelassene Fraktionen aus dem Siebapparat abzu­ sieben.

Um eine durchgelassene Fraktion aus einem Siebapparat ein­ oder mehrmals abzusieben, hat man bisher mehrere getrennte Siebapparate verwendet, die hintereinander angeordnet sind und individuell angetrieben worden sind. Eine solche Anord­ nung ist kostenaufwendig, hat einen beträchtlichen Platzbe­ darf, und es ist der Leistungsverbrauch hoch. Außerdem ist die Instrumentenanordnung, die für die Strömungsmessung er­ forderlich ist, verhältnismäßig umfangreich.

Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Siebvorrichtung, die eine kompakte, d. h. platzsparende, Einheit darstellt, die wenigstens zwei Siebabschnitte zum Sieben einer von dem unmittelbar vorhergehendem Siebabschnitt der kompakten Ein­ heit erhaltenen durchgelassenen Fraktion enthält, wobei die Rotorelemente von einer gemeinsamen Rotorwelle angetrieben werden, wodurch der Leistungsbedarf verringert wird. Die Instrumentenanordnung für die Strömungsmessung wird somit einfacher, da sie nur für die durch die Siebvorrichtung zu­ rückgehaltene Fraktion und die durchgelassene Fraktion be­ nötigt wird.

Die Erfindung ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß der Einführabschnitt zwischen dem ersten Siebabschnitt und dem zweiten Siebabschnitt angeordnet ist, wobei die Sieb­ abschnitte mit einem entsprechenden axialen Abstand voneinander angeordnet sind, daß die Siebkammer des ersten Siebabschnittes mit dem benachbarten Abschnitt für die zurückgehaltene Fraktion verbunden ist, daß das Gehäuse einen Einlaßabschnitt enthält, der am Ende des zweiten Siebabschnitts angeordnet ist und von dem Einführabschnitt weggewandt ist, sodaß ein Innenraum des Einlaßabschnittes mit der Siebkammer des zweiten Siebabschnitts verbunden ist, daß die Kammer für die durchgelassene Fraktion des ersten Siebabschnitts mit dem Innenraum des Einlaßabschnitts über wenigstens ein außerhalb des Gehäuses verlaufendes Ver­ bindungselement verbunden ist, um die in dem Siebabschnitt abgesiebte Fasersuspension in den zweiten Siebabschnitt zu übertragen, und daß die Siebkammer des zweiten Siebabschnitts für die Zirkulation der verbleibenden, die Siebkammer axial durchsetzenden Fasersuspension mit dem benachbarten Einführ­ abschnitt verbunden ist, wobei die Kammer für die durchge­ lassene Fraktion des zweiten Siebabschnitts wenigstens einen Auslaß für das Austragen der abgesiebten Fasersuspension be­ sitzt.

Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung wird in folgenden anhand der Zeichnung beschrieben. Die Zeichnung zeigt schema­ tisch eine Siebvorrichtung nach der Erfindung, teilweise in einem Längsschnitt.

Die Zeichnung zeigt schematisch eine Siebvorrichtung mit einem langgestreckten Gehäuse 1, das im wesentlichen durch eine äußere Zylinderwand 2 und zwei Stirnwände 3, 4 gebildet ist. Die Siebvorrichtung enthält eine langgestreckte, hori­ zontale Rotorwelle 5, die mit Rotorelementen versehen ist und sich durch die Endwände 3, 4 hindurch erstreckt. Die Rotor­ welle ist an einem Ende mit einer geeigneten Antriebsvor­ richtung 6 versehen, welche die Rotorwelle 5 in die durch einen Pfeil angezeigte Richtung dreht. Geeignete Lager- und Dichtungseinheiten 7 sind an der Rotorwelle 5 angeordnet, um eine Abdichtung gegen die Endwände 3, 4 zu bewirken. Die Siebvorrichtung wird von einem Ständer mit äußeren Lagern (nicht gezeigt) für die beiden Endteile der außerhalb des Gehäuses 1 liegenden Rotorwelle 5 gehalten.

In Richtung der Strömung der Fasersuspension ist das lang­ gestreckte Gehäuse 1 in einen mittleren Einführabschnitt 8, einen ersten Siebabschnitt 9, einen Abschnitt 10 innerhalb einer Endwand, einen Einführabschnitt 11 innerhalb der anderen Endwand 4 und einen zweiten Siebabschnitt 12 unterteilt. Alle Abschnitte 8 bis 12 verlaufen entlang der Rotorwelle, umgeben die Welle und sind voneinander durch ringförmige radiale Trenn­ wände 13, 14, 15, 16 getrennt, die an der Zylinderwand 2 be­ festigt sind.

Das Gehäuse 1 ist mit einem Einlaß 17 versehen, der mit dem Einführabschnitt 8 für die zu siebende Fasersuspension, das ist die eingeführte Suspension, mit einem mit dem Abschnitt für die zurückgehaltene Fraktion verbundenen Auslaß 18 für die zurückgehaltene Fraktion der Fasersuspension nach dem Sieben, das ist die zurückgehaltene Fraktion, und einem mit dem zweiten Siebabschnitt 12 für die von der Fasersuspension, das ist die durchgelassene Fraktion, abgesiebten feineren Fraktion, verbunden ist. Das Gehäuse ist auch mit einem Aus­ laß 20 versehen, der mit dem ersten Siebabschnitt 9 verbunden ist, und er ist mit einem Einlaß 21 versehen, der mit dem Ein­ laßabschnitt 11 verbunden ist, wobei der Auslaß 20 und der Einlaß 21 durch ein Rohr 22 verbunden sind, welches die in dem ersten Siebabschnitt 9 abgesiebte Fasersuspension in den Einlaßabschnitt 11 fördert. Diese abgesiebte Fasersuspension kann als erste durchgelassene Fraktion bezeichnet werden, während die die Siebvorrichtung durch den Auslaß 19 verlassende durchgelassene Fraktion als zweite oder abschließende durch­ gelassene Fraktion bezeichnet werden kann.

Die Rotorwelle 5 besitzt einen Zylinderkörper 23, der entlang der gesamten Siebvorrichtung den gleichen Durchmesser haben kann, wie es in der Zeichnung gezeigt ist, oder der, wenn ge­ wünscht, in verschiedenen Abschnitten unterschiedliche Durch­ messer haben kann. In dem Abschnitt 10 für die zurückgehaltene Fraktion ist die Rotorwelle 5 mit mehreren Flügeln 24 ver­ sehen, beispielsweise 4 Flügeln, wie es dargestellt ist, wobei die Flügel so ausgebildet sind, daß sie die zurückgehaltene Fraktion in radialer Richtung aus der Siebvorrichtung hinaus fördern. Wahlweise kann auf der Rotorwelle 5 ein besonderes Flügelrad angeordnet sein. In dem Einlaßabschnitt 11 ist die Rotorwelle 5 mit mehreren Flügeln 25 versehen, beispielsweise mit 4 Flügeln, wie es gezeigt ist, die so ausgebildet sind, daß sie die gesiebte Fasersuspension (die erste durchgelassene Fraktion), die durch den Einlaß 21 eintritt, nach vorwärts und in den zweiten Siebabschnitt 12 fördern.

Der Abschnitt 8 für die eingeführte Suspension enthält eine innere zylindrische Trennwand 26, die zur Rotorwelle 5 konzen­ trisch ist. Die Trennwand 26 ist an den beiden Trennwänden 14, 15 befestigt und begrenzt einen ringförmigen Innenraum 27, welcher die Rotorwelle 5 umgibt, und einen ringförmigen Außenraum 28, der unmittelbar innerhalb der Zylinderwand 2 liegt, wobei die Trennwand 26 mit drei über den Umfang ver­ teilten Einlaßöffnungen 29 für die eingeführte Suspension versehen ist.

Jeder Siebabschnitt 9, 12 enthält eine Siebvorrichtung 30, 31, die aus einer zylindrischen Siebplatte besteht, die kon­ zentrisch zur Rotorwelle 5 angeordnet ist und mit geeigneten Sieböffnungen 32, 33 in Form von Löchern oder Schlitzen ver­ sehen ist, durch die die feinere Fraktion der Fasersuspension als erste durchgelassene Fraktion bzw. als abschließende durchgelassene Fraktion abgetrennt wird. Die Siebplatten 30, 31, die zweckmäßigerweise den gleichen oder im wesent­ lichen den gleichen Durchmesser wie die zylindrische Trenn­ wand 26 haben, sind an den Trennwänden 15, 16 bzw. 13, 14 befestigt.

Jede Siebplatte 30, 31 begrenzt nach außen eine ringförmige Kammer 34, 35 für eine durchgelassene Fraktion, und zwar zwischen sich selbst und der äußeren Zylinderwand 2, und nach einwärts eine ringförmige Siebkammer 36, 37 zwischen sich selbst und der Rotorwelle. Die Kammern 34, 35 für die durch­ gelassene Fraktion sind somit in axialer Richtung durch die gegenüberliegenden Trennwände 15, 16 bzw. 13, 14 begrenzt.

Die Siebkammer 36 des ersten Siebabschnitts 9 steht entgegen der Strömungsrichtung in unmittelbarer, d. h. offener, Ver­ bindung mit dem Innenraum 27 des Einführabschnitts, und sie steht in Strömungsrichtung in unmittelbarer, d. h. offener, Ver­ bindung mit einem Raum 38 des Abschnitts 10 für die zurückge­ haltene Fraktion. In gleicher Weise steht die Siebkammer 37 des zweiten Siebabschnitts 12 in axialer Richtung entgegen der Strömungsrichtung in unmittelbarer, d. h. in offener, Verbindung mit einem Raum 39 des Einlaßabschnitts 11, während dieser Raum 39 in Strömungsrichtung in unmittelbarer, d. h. offener, Ver­ bindung mit dem Innenraum 27 des Einlaßabschnitts 8 steht.

Jeder Siebabschnitt 9, 12 enthält auch ein Rotorelement 40, 41 mit mehreren Vorsprüngen 42, 43, die an dem zylindrischen Körper 23 der Rotorwelle 5 befestigt sind. Die Vorsprünge können die Form von Rippen, Flügeln oder, wie in der Zeichnung gezeigt, Blättern haben. Vier Blätter 42, 43 sind in der dar­ gestellten Ausführung verwendet, jedoch kann die Anzahl sich in Abhängigkeit von der Kapazität der Siebvorrichtung, von den Siebeigenschaften der Fasersuspension und so weiter ändern. Die Blätter 42, 43 verlaufen entlang dem zylindrischen Körper 23 und radial nach außen bis in die Nähe jeder Siebplatte 30, 31, sodaß zwischen der freien äußeren Längskante jedes Blattes 42, 43 und der Innenseite der Siebplatte 30, 31 ein geeigneter schmaler Raum gebildet wird, um sicher zu stellen, daß die Blätter 42, 43 sich entlang den zylindrischen Siebflächen der Siebplatten 30, 31 bewegen ohne mit diesen während der Drehung der Rotorwelle 5 in Berührung zu kommen. In der dar­ gestellten Ausführung verlaufen die Blätter 42, 43 in den Bereichen der Siebplatten 30, 31 in axialer Richtung entlang der Rotorwelle 5. Wahlweise können die Blätter in geeigneter Weise geneigt sein und schraubenförmig um die Rotorwelle herum laufen, in welchem Falle sie so gerichtet sein sollten, daß sie die Fasersuspension in axialer Richtung und auch in radialer Richtung fördern. In dem ersten Siebabschnitt 9 können sich die Blätter 42 mit einer geeigneten Länge in den Einführab­ schnitt 8 erstrecken, wie es in der Zeichnung gezeigt ist, und sie können hierin, beginnend von dem ersten Siebabschnitt 9, eine abnehmende radiale Abmessung aufweisen.

In dem Übergangsteil zwischen dem zweiten Siebabschnitt 12 und dem Einführabschnitt 8 ist die Rotorwelle 5 mit Blättern 44 versehen, die so geneigt sind, daß sie eine Förderwirkung auf die Fasersuspension in Richtung auf den ersten Siebabschnitt 9 bewirken. Die Blätter 44 können mit sich verjüngenden Ver­ längerungen wie die Rotorblätter 43 des zweiten Siebabschnittes 12 versehen sein, wie es in der Zeichnung gezeigt ist. Wahl­ weise können sie die gleiche oder im wesentlichen die gleiche und konstante radiale Abmessung wie die Rotorblätter 43 haben. Die geneigten Blätter 44 tragen dazu bei, die verbleibende Fasersuspension weiter zu bewegen, d. h. die axial den zweiten Siebabschnitt durchsetzende Fasersuspension in den Innenraum 27 des Einführabschnittes und dann weiter in den ersten Sieb­ abschnitt 9 zu bewegen. Gleichzeitig verhindern die geneigten Blätter 44 einen Rückwärtsstrom der eingeführten Suspension in das System, d. h. in die Siebkammer 37 des zweiten Siebab­ schnitts 12. Die Siebplatte 31 kann in dem Bereich der geneig­ ten Blätter zweckmäßig dicht sein, wie es in der Zeichnung gezeigt ist. Wahlweise können sich die Blätter 44 eine Strecke in den Einführabschnitt 8 hinein erstrecken. Nach einer anderen Abwandlung können sie sich von dem Ende der Siebplatte 31 eine geeignete Strecke in den Einführabschnitt 8 hinein erstrecken.

Die beschriebene Siebvorrichtung ist besonders geeignet für das Sieben von zellstoffbrei mittlerer Konzentration, d. h. etwa 6 bis 15%. Während des Betriebes ist die Siebvorrichtung vollständig mit der Fasersuspension gefüllt, die unter Druck durch die Siebvorrichtung strömt. Die Rotorwelle 5 wird so angetrieben, daß die Rotorblätter 42, 43 eine Um­ fangsgeschwindigkeit von etwa 20 bis 25 m/sec annehmen. Die Rotorblätter 42, 43 verlaufen somit entlang den zy­ lindrischen, inneren Siebflächen der Siebplatten mit einer ausreichend hohen Geschwindigkeit, sodaß die Fasersuspension Scherkräften und Pulsationen unterworfen wird, die zu Turbu­ lenzen führen. Die Fasersuspension wird durch diese Wirkungen in einen fluidisierten Zustand umgewandelt, das ist ein leicht fließender Zustand, in welchem sich die Fasern in Bezug aufeinander leichter bewegen können.

Die beschriebene Siebvorrichtung bildet eine kompakte Ein­ heit für ein doppeltes Sieben, das zuvor zwei getrennte Siebvorrichtungen erfordert hat, die je mit eigenen Antriebs­ vorrichtungen versehen sind. Die zugeführte Fasersuspension, das ist die eingeführte Suspension, strömt durch die Einlaß­ öffnungen 29 in der Trennwand 26 des Einführabschnitts 8 und weiter in die Siebkammer 36 des ersten Siebabschnitts 9, wo die mit der Siebplatte 30 zusammenwirkenden Rotorblätter 42 die Fasersuspension so beeinflussen, daß diese fluidisiert wird, während gleichzeitig die Faserbündel aufgebrochen werden. Die von dem ersten Siebabschnitt 9 zurückgehaltene Fraktion wird durch den Auslaß 18 für die zurückgehaltene Fraktion einer Vorrichtung für besondere Behandlung zugeführt, während die erhaltene durchgelassene Fraktion durch das Rohr 22 in den Einlaßabschnitt 11 und weiter in den zweiten Siebabschnitt 12 für eine zweite gleichartige Siebung gefördert wird. Die zweite oder endgültige durchgelassene Fraktion wird durch den Auslaß 19 für die durchgelassene Fraktion gefördert und einer weiteren Behandlung in der Prozeßlinie zugeführt, während die von der zweiten Siebung zurückgehaltene Fraktion mit frischer Fasersuspension in dem Einführabschnitt 8 gemischt wird.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum Sieben einer Zellulosefaserbrei- Suspension, bestehend aus einem langgestreckten Gehäuse (1) und einer sich durch das Gehäuse erstreckenden Rotorwelle (5), wobei das Gehäuse einen Einführabschnitt (8) aufweist, aus wenigstens einem ersten Siebabschnitt (9) und einem zweiten Siebabschnitt (12), von denen jeder ein auf der Rotorwelle (5) montiertes Rotorelement (40, 41) und einen mit diesem zusammenwirkenden Siebzylinder (30, 31) enthält, welcher eine äußere Kammer (34, 35) für die durchgelassene Fraktion und eine innere Siebkammer (36, 37) abgrenzt, und einem Abschnitt für die zurückgehaltene Fraktion für die Austragung der beim Sieben zurückbleibende Fasersuspension aus der Vorrichtung, wobei der Einführabschnitt (8) mit der Siebkammer (36) des ersten Siebabschnitts (9) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Einführabschnitt (8) zwischen dem ersten Siebabschnitt (9) und den zweiten Siebabschnitt (12) angeordnet ist, wobei die Siebabschnitte (8, 12) mit einem entsprechenden axialen Abstand voneinander angeordnet sind, daß die Siebkammer (36) des ersten Siebabschnitts (9) mit dem benachbarten Abschnitt (10) für die zurückgehaltene Fraktion verbunden ist, daß das Gehäuse (1) einen Einlaßabschnitt (11) enthält, der am Ende des zweiten Siebabschnitts (12) angeordnet ist und von dem Einführabschnitt (8) weggewandt ist, sodaß ein Innenraum (39) des Einlaßabschnitts (11) mit der Siebkammer (37) des zweiten Siebabschnitts (12) verbunden ist, daß die Kammer (34) für die durchgelassene Fraktion des ersten Siebab­ schnitts (9) mit dem Innenraum (39) des Einlaßabschnitts (11) über wenigstens ein außerhalb des Gehäuses (1) ver­ laufendes Verbindungselement (20, 22, 21) verbunden ist, um die in dem Siebabschnitt (9) abgesiebte Fasersuspension in den zweiten Siebabschnitt (12) zu übertragen, und daß die Siebkammer (37) des zweiten Siebabschnitts (12) für die Zirkulation der verbleibenden, die Siebkammer (37) axial durchsetzenden Fasersuspension mit dem benachbarten Einführ­ abschnitt (8) verbunden ist, wobei die Kammer (35) für die durchgelassene Fraktion des zweiten Siebabschnitts (12) wenigstens einen Auslaß (19) für das Austragen der abgesieb­ ten Fasersuspension besitzt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Einführabschnitt (8) eine zylindrische Zwischen­ wand (26) enthält, die konzentrisch zur Rotorwelle (5) ange­ ordnet ist und Öffnungen (29) für die Fasersuspension be­ sitzt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Zwischenwand (26) den gleichen oder im wesent­ lichen den gleichen Durchmesser wie die Siebzylinder (30, 31) hat.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Übergang oder in der Nähe des Überganges zwischen dem zweiten Siebabschnitt (12) und dem Einführabschnitt (8) die Rotorwelle (5) mit geneigten Flügeln (44) versehen ist, welche auf die Fasersuspension eine Förder­ wirkung in Richtung auf den ersten Siebabschnitt (9) ausüben.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Rotorelement (40, 41) mehrere Flügel (42, 43) oder dergleichen enthält, die entlang der Rotorwelle (5) und von dieser radial nach außen verlaufen, sodaß die äußere Längs­ kante der Flügel (42, 43) nahe an der Siebfläche der Sieb­ zylinder (30, 31) liegt, ohne diese zu berühren.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte (8-12) durch radiale ringförmige Trennwände (13-16) voneinander ge­ trennt sind, an denen die Siebzylinder (30, 31) und die Trennwand (26) befestigt sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zu siebende Zellulosebrei im mittleren Konzentrationsbereich liegt.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie in einem geschlossenen Druck­ system montiert ist.