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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1.
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STAND DER
TECHNIK
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Bei
der Herstellung von Papierzellstoff aus zellulosehaltigem Fasermaterial
muss der Papierzellstoff in mehreren Stufen des Prozesses gewaschen und
entwässert
werden.
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Eine
bereits bekannte und gemeinhin verwendete Anordnung zum Waschen
und Entwässern von
Papierzellstoff, die als Waschpresse bezeichnet wird, wird in der
SE-C-380,300, SE-C-501,710,
US 5,488,900 und SE-C-504,011
offenbart. Die in diesen Schriften offenbarten Anordnungen umfassen
zwei zylindrische, drehbare Siebglieder, die in einem im Wesentlichen
konvergierenden Bottich angeordnet sind. Andere Beispiele für bekannte
Anordnungen werden in der
US
4,543,161 und in der
US
5,667,642 offenbart, wobei letztere eine Anordnung darstellt,
in der sich die Siebglieder in einer zur herkömmlichen Richtung entgegengesetzten
Richtung drehen, das heißt,
mit Blickrichtung vom kurzen Ende aus dreht sich das rechte Siebglied
entgegen dem Uhrzeigersinn und das Linke dreht sich im Uhrzeigersinn.
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Ein
beim Waschen und Entwässern
mit Waschpressen der oben genannten Art angetroffenes Problem besteht
darin, dass am Ende der Siebtrommel ein sehr hoher örtlicher
Druck aufgebaut wird, der an der Endwand auf die Dichtungsanordnung
einwirkt. Die US-A-4,543,161 offenbart zwei Alternativen zur Bewältigung
der hohen Drücke
im Nip. Bei einer ersten Variante, die in den 3–4 gezeigt wird, sind den
Enden der Trommeln etwas kleinere Abmessungen verliehen worden,
weshalb der im Nip entwässerte
Zellstoff in einen Sammelschacht herausgedrückt werden kann, der im Bereich
des verringerten Durchmessers der Trommel gebildet ist. Auf diese
Weise wird der hohe Druck an der Endwand der Siebtrommel verringert.
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Bei
einer zweiten Variante, die in den 5–7 gezeigt wird, handelt es sich um eine
Variante mit reibungsarmen Abschirmungen, die an den Endwänden der
Trommel im Bereich des Nips anliegen und verhindern, dass der Zellstoff
an den Seiten des Nips herausgedrückt werden kann. Diese Dichtungsart
erfährt
großen
Verschleiß,
weil die sehr hohen örtlichen
hydraulischen und mechanischen Drücke gegen die Enden der Trommel
im kleinsten Querschnitt des Nips aufrechterhalten werden. Diese
Lösungen
lassen zwei Extreme der Dichtungsprobleme erkennen, wobei eine Lösung zu
einem geringeren Trockensubstanzgehalt der Waschpresse führt, und sich
bei der anderen Lösung
noch immer sehr hohe Drücke
an der Endwand der Siebtrommel ergeben.
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AUFGABE DER
ERFINDUNG
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte
Abdichtung der Endwände
der Waschpresse mittels gesteuerter Druckentlastung an den Endwänden der
Siebtrommel zu gestatten.
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Eine
weitere Aufgabe besteht darin, eine Waschpresse mit verbesserter
Abdichtung der Endwände
zur Verfügung
zu stellen, wobei es die Abdichtung gestattet, dass Faserreste,
die in die Druckentlastungszone gepresst werden könnten, kontinuierlich
zur Höhe
der Umhüllungsfläche stromabwärts des
Nips zurückgeführt werden.
Auf diese Weise kann ein sukzessiver Aufbau eines zunehmend harten,
entwässerten
Faserstopfens vermieden werden. Die Waschpresse kann auf diese Weise
für längere Zeitdauern
betrieben werden, ohne dass sie zur Reinigung abgeschaltet werden
muss oder dass komplizierte Reinigungsanordnungen erforderlich sind.
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Noch
eine andere Aufgabe besteht darin, eine Waschpresse mit verbesserter
Abdichtung der Endwände
zur Verfügung
zu stellen, wobei die Abdichtung aus einem Dichtungsprofil besteht,
vorzugsweise mit einer Druckdichtung, die eine kostengünstige Dichtungsausführung bietet.
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Noch
eine andere Aufgabe einer bevorzugten Ausführungsform mit Druckdichtung
besteht darin, dass der Druck im ganzen Dichtungsstreifen auf einer
konstanten Höhe
gehalten werden kann, während
gleichzeitig eine optimale Dichtungsleistung um den gesamten Umfang
der Endwand herum erreicht wird. Die Druckentlastung im Bereich
des Nips bedeutet, dass ein und derselbe Druck in der Dichtung angelegt
werden kann und immer noch im Bereich des Nips ausreicht, in dem
die Druckkräfte
der Zellstoffbahn sehr hoch sind. Gleichzeitig kann ein durchgehendes
Dichtungselement mit nur einer Druckkammer verwendet werden. Die
Dichtung braucht deshalb nicht in Teile geteilt und auf unterschiedliche
Druckhöhen
beaufschlagt zu werden, wodurch die Kosten der Dichtung und des
Drucksystems für
den Dichtungsstreifen verringert werden.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER FIGUREN
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Die
Erfindung wird unten unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben;
es zeigen darin:
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1 eine schematische Ansicht
einer Waschpresse;
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2 einen Querschnitt der
Waschpresse, bezüglich 1 von unten gesehen;
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3 eine Übersicht über eine erfindungsgemäße Dichtungsanordnung,
die an einer Endwand einer Trommel in einer Waschpresse angeordnet
ist;
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4 die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung,
gesehen im Querschnitt B-B von 3;
und
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5 die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung,
gesehen im Querschnitt A-A von 3.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
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Die
Waschpressenart, bei der die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung verwendet
wird, wird in den 1 und 2 gezeigt und umfasst zwei hohle,
kreiszylindrische Siebglieder 2a, 2b, die mehrere
(nicht gezeigte) Abzugskammern unter der Umhüllungsfläche des Siebglieds zwecks Ableitung
abgeführter
Flüssigkeit
enthalten.
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Die
Zellstoffsuspension WP wird in die Einlasskästen 3a und 3b geleitet
und unter Drehung der Siebglieder 2a, 2b in einen
konvergierenden Spalt zwischen einem Bottich 6 und der
Oberfläche
der Siebglieder 2a, 2b und weiter zu einem Nip 10 zwischen
den Siebgliedern befördert.
Dann wird der entwässerte
Zellstoff DP, nachdem er den Nip 10 durchquert hat, nach
oben abgezogen.
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Die
beiden Siebglieder bilden zwischen sich einen Pressnip 10 und
sind so angeordnet, dass sie sich zueinander drehen, so dass sich,
vom kurzen Ende aus gesehen (2),
das rechte Siebglied im Uhrzeigersinn und das linke Siebglied entgegen
dem Uhrzeigersinn dreht.
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Die
Waschpresse 1 weist vorzugsweise einen Durchmesser von
1,0–2,5
Meter auf. Ihre Umhüllung 3 ist
des Weiteren perforiert, damit Flüssigkeit von einer an der Umhüllungsfläche anliegenden
Faserzellstoffbahn abgezogen werden kann.
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Bei
der in den 1 und 2 gezeigten bevorzugten Ausführungsform
ist ein Zellstoffeinlasskasten 3a, 3b an jeder
Trommel 2a bzw. 2b angeordnet. Jeder Zellstoffeinlasskasten 3a, 3b ist
bei 0° an
der Waschpresse angeordnet, wobei 0° den höchsten/obersten Punkt der Waschpresse
darstellt, und die Grade erhöhen
sich positiv in Drehrichtung des Siebglieds. Ankommender Papierzellstoff,
der normalerweise eine Konzentration von ca. 1–12%, vorzugsweise 3–10%, besitzt,
wird mittels des Einlasskastens gleichmäßig entlang der Länge des
Siebglieds verteilt.
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Die
Siebglieder sind zur Drehung mit einer Geschwindigkeit von 5–20 U/min
mittels einer geeigneten Antriebsvorrichtung angeordnet. Somit folgt Papierzellstoff
der Drehung der Siebglieder im Spalt zwischen der perforierten Umhüllungsfläche 2a, 2b und
den Wänden
des Bottichs 6, wobei er eine Faserstoffbahn bildet, die
aufgrund der Tatsache, dass der Spalt in Richtung zum Nip konvergiert,
entwässert wird.
Die aus der Faserstoffbahn herausgepresste Flüssigkeit wird aus der Anordnung
abgeleitet (nicht gezeigt). In Waschzonen, in denen der Spalt leicht
divergieren kann, kann Waschflüssigkeit
in die Faserstoffbahn eingeleitet und letztere gewaschen werden.
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Schließlich wird
die Faserstoffbahn mittels des Drucks im Nip 10 auf eine
Konzentration entwässert,
die ca. das 5–20fache
der Konzentration des ankommenden Papierzellstoffs, zum Beispiel
1–12% bei
Zuführung
und 25–40%
stromabwärts
des Nips, beträgt.
Die Faserstoffbahn wird von der Umhüllung 2a, 2b abgerissen
und mittels geeigneter Zerfaserer/Förderschnecken von der Anordnung
abgeführt.
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Gemäß der Erfindung
nach der Darstellung in 3 umfasst
eine Dichtungsanordnung eine Dichtung 8, die zwischen der
Endwand 5a, 5b des Siebglieds und einem das Siebglied
umgebenden Gehäuse 13 im
Bereich der Endwand 5a, 5b abdichtet. Die Dichtung 8 ist
in einem ersten Abstand von der Umfangsebene eines Siebglieds entlang
zumindest einem vorbestimmten Teil des Umfangs des Siebglieds, aber
mit Ausnahme des Bereichs am Nip 10, angeordnet, und das
Dichtungselement ist in einem zweiten Abstand X von der Umfangsebene
des Siebglieds in der Nähe
des Nips 10 angeordnet, wobei der zweite Abstand größer ist
als der erste Abstand. Der Abstand X von der Ebene der Umhüllungsfläche im Bereich
des Nips entspricht einem Maß in
einem Bereich von 10–1000
Millimeter, vorzugsweise 20–60
Millimeter, besonders bevorzugt 25 Millimeter.
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Diese
zurückgezogene
Position der Dichtung von der Ebene der Umhüllungsfläche führt zu einer Druckentlastung
im Nip in der Nähe
der Dichtung, wodurch die Last auf der Dichtung stark reduziert wird.
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Der
erste Abstand, in dem die Dichtung von der Ebene der Umhüllungsfläche angeordnet
ist, entspricht im Wesentlichen einem Abstand von 0, das heißt die Dichtungsanordnung
berührt
die Ebene der Umhüllungsfläche. Auf
diese Weise kann eine vollständige
Abdichtung gegen jene Bereiche der Zellstoffbahn erhalten werden,
in denen die Drücke
nicht so hoch sind wie im Pressnip 10. Dadurch wird verhindert,
dass Fasern im Spalt zwischen der Endwand der Trommel und dem Dichtungshalter
verdichtet werden. Der Spalt ist für Herstellungstoleranzen und Wärmeausdehnung
erforderlich.
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Die
Dichtungsanordnung wird im Bereich des Nips über einen Winkelbereich in
einem Bereich von 15–60
Grad, vorzugsweise 25–50
Grad, besonders bevorzugt 25–35
Grad, zur Drehmitte des Siebglieds zurückgezogen. Bei der bevorzugten
Ausführungsform
liegt die Dichtung somit derart, dass sie die Ebene der Umhüllungsfläche über die
verbleibenden Teile der Drehung berührt. Der erste Abstand für die Dichtung,
der dazu führt,
dass die Dichtung die Ebene der Umhüllungsfläche berührt, ist über einen Winkel in einem Bereich
von 300–345
Grad, vorzugsweise 310–335
Grad, besonders bevorzugt 325–335 Grad
gebildet.
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Zum
Erhalt eines guten Übergangs
zwischen der zurückgezogenen
Position der Dichtung und der Position, in der sie die Ebene der
Umhüllungsfläche berührt, ist
es von Vorteil, wenn die Dichtung nahtlos zum ersten Abstand in
dem Winkelbereich konvergiert, um den die Dichtung bezüglich der
Umhüllungsfläche des
Siebglieds zurückgezogen
ist. Dadurch wird ein symmetrisches Zurückziehen der Dichtung 8 um
den Pressnip 10, das heißt stromaufwärts und
stromabwärts
des Pressnips 10 identisch, bereitgestellt.
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Die
bevorzugte Dichtung ist eine Druckdichtung, die der in den 4 und 5 gezeigten entspricht. Die Dichtung
umfasst eine im Gehäuse 13 angeordnete
Druckkammer, die auf die Dichtflächen 8 der Dichtung
gegen die Endwände 5a, 5b der
Trommel einwirkt. An den Endwänden
sind vorzugsweise austauschbare Verschleißringe 14 angeordnet.
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Des
Weiteren besteht die Dichtung vorzugsweise aus einem Dichtungselement 8,
das in Umfangsrichtung durchgehend ist, ein identisches Dichtungsprofil
aufweist und in einer Nut in einem am Gehäuse 13 angebrachten
Dichtungshalter 9 angeordnet ist. Die Dichtung 8 kann
wiederum mit Dichtringen 12 versehen sein, die das Eindringen
von Unreinheiten in die Druckkammer verhindern und gegebenenfalls
eine direkte Druckbeaufschlagung in der Nut für die Dichtung 8 gestatten.
Die Druckkammer 11 der Dichtung umfasst vorzugsweise eine
Druckkammer 11, die in Umfangsrichtung durchgehend und
im Grund der Nut des Dichtungshalters 9 angeordnet ist.
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Die
Teilung von Druckkammer und Dichtungsteil ist nicht unbedingt notwendig,
und die Druckkammer 11 kann vorzugsweise auf die gleiche Weise
wie bei „CEFILAIR®"-Pneumatikdichtungen integral mit dem
Dichtungsteil der Dichtung 8 ausgebildet sein.
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Die
erfindungsgemäße Anordnung
ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern
sie kann innerhalb des Schutzbereichs der beigefügten Patentansprüche variiert
werden. Zum Beispiel kann die Dichtung asymmetrisch um den Pressnip 10 zurückgezogen
werden. Ihr Zurückziehen
kann unmittelbar vor dem Pressnip begonnen werden, und sie kann
schneller den maximal zurückgezogenen
Abstand erreichen, der über
eine Länge
nach dem Pressnip aufrechterhalten wird.
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Dem
so genannten „0-Abstand" zwischen der Dichtung
und der Ebene der Umhüllungsfläche, mit
Ausnahme des Bereichs um den Pressnip 10 herum, kann natürlich ein
minimaler Einzug entsprechend einem Bruchteil des Einzugs am Pressnip 10 gegeben
werden. Das wesentliche Merkmal des Erfindungsgedankens besteht
darin, dass Druckentlastung im Pressnip dadurch gestattet wird,
dass der Druck vorübergehend über die
Endfläche
der Trommel abgeführt
werden kann.
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Als
Alternative dazu kann ein örtlicher
Ablass oder Druckauslass stromaufwärts oder stromabwärts des
Pressnips von der zurückgezogenen
Dichtung radial nach außen
angeordnet werden. Ein zusätzlicher
Ablass im Halter 9 kann ein Abziehen von am Pressnip herausgepresster
Flüssigkeit
erleichtern. Ein dem Pressnip direkt nachgeschalteter Auslass für Druckluft
kann den Aufbau von Faserstopfen verhindern.
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Es
können
mehrere Waschzonen, in denen Flüssigkeit
weiterhin hinzugefügt
wird, um die Flüssigkeit
in der Faserbahn zu entfernen, zwischen den Einlasskästen und
dem Pressnip 10 eingeführt
werden. Bei gewissen Anwendungen können die Waschzonen auch vollständig weggelassen
werden, wobei dann nur ein Pressen der Zellstoffbahn durchgeführt wird.