EP2780505B1

EP2780505B1 - Sieb

Info

Publication number: EP2780505B1
Application number: EP12779044.2A
Authority: EP
Inventors: Werner Brettschneider
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2011-11-16
Filing date: 2012-10-25
Publication date: 2019-09-11
Anticipated expiration: 2032-10-25
Also published as: EP2780505A1; DE102011086428A1; PT2780505T; CN103930617A; DE202011108856U1; ES2751461T3; WO2013072174A1; CN103930617B

Description

Die Erfindung betrifft ein Sieb gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die Erfindung betrifft ebenso ein Verfahren zur Herstellung des Siebes.
Derartige Siebe werden beispielsweise zur Nasssiebung von Faserstoffsuspensionen verwendet, um darin vorhandene Störstoffe zu entfernen. Sie sind in der Regel starr und unterscheiden sich dadurch von flexiblen Endlossieben, die in Siebpressen und Papiermaschinen verwendet werden.
Die Charakteristik eines solchen Siebes ergibt sich im Wesentlichen aus Größe, Form und Anzahl der sich darin befindenden Sieböffnungen. Diese werden in der Regel kleiner gehalten als die auszusiebenden Stoffe.
Verwendet werden solche Siebe mit Vorteil z. B. in Stofflösern, Sekundärstofflösern und Sortierern zur Aufbereitung von Papierfasersuspensionen, wobei sie die Aufgabe haben, Störstoffe zurückzuhalten.
Natürlich ist man bestrebt, bei derartigen Sieben einen möglichst großen Durchsatz zu ermöglichen, d. h. eine möglichst große Menge von nicht abgewiesenen Stoffen soll die Öffnungen passieren. Das lässt sich dadurch fördern, dass möglichst viele Öffnungen vorhanden sind. Gesamthaft ausgedrückt, bemüht man sich um eine möglichst große offene Siebfläche, bezogen auf die gesamte Oberfläche des Siebelementes.
Eine weitere Forderung ist eine relativ hohe Festigkeit gegen hydraulischen Druck. Solche Siebe werden in einem Produktionsbetrieb eingesetzt, bei dem es auch einmal zu Störungen kommt, was zu unterschiedlicher und beträchtlicher Druckbelastung der Siebe führt. Da sich eine Verstopfung nicht immer ausschließen lässt, können durchaus hohe Drücke und bei den entsprechend großen Flächen auch hohe Kräfte auf die Oberfläche solcher Siebe wirken. Diese erhöhten Kräfte müssen durch das Sieb aufgenommen werden können, ohne dass eine Beschädigung
Die EP 0 613 509 B1 offenbart ein Sieb gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die Aufgabe der Erfindung ist es die Sortierwirkung und/oder den Durchsatz bei Gewährleistung der erforderlichen Siebstabilität zu verbessern.
Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe durch ein Sieb gemäß dem Anspruch 1 gelöst.
Dabei sorgt die einstückige Ausbildung wegen fehlender Trennlinien innerhalb des jeweiligen Abschnitts der Siebfläche für die erforderliche Festigkeit des Abschnitts bzw. des Siebes überhaupt. Diese hohe Festigkeit wiederum erlaubt die Steigerung der offenen Siebfläche und damit des Durchsatzes.
Üblicherweise werden derartige Schlitze mit und zwischen parallelen Siebstäben gebildet. Dies ist einerseits relativ aufwendig in der Herstellung und begrenzt andererseits bei Gewährleistung einer hohen Festigkeit die erreichbare offene Siebfläche.
Die profilierte Siebvorderseite schafft Turbulenzen in der Suspension und verbessert so die Sortierwirkung und den Durchsatz erheblich, was sich positiv auf den Energiebedarf auswirkt.
Als Siebvorderseite wird hierbei die Seite des Siebes angesehen, von der aus die Suspension durch das Sieb strömt.
Der Durchsatz lässt sich dabei auch dadurch steigern, dass zumindest bei einem Teil der schlitzförmigen Sieböffnungen wenigstens ein Abschnitt in eine Erhebung des Profils der Siebvorderseite mündet und/oder sich zumindest bei einem Teil der schlitzförmigen Sieböffnungen die Höhe der Mündung auf der Siebvorderseite in Längsrichtung des Schlitzes verändert.
Hierdurch werden nicht nur weitere Turbulenzen in der Suspension erzeugt sondern auch die Aufnahmefähigkeit der Mündungen verbessert.
Für die meisten Anwendungen hat es sich dabei als vorteilhaft erwiesen, wenn die offene Siebfläche des Abschnittes zwischen 15 und 25% liegt.
Des Weiteren können die positiven Effekte der Erfindung dann umfassend genutzt werden, wenn das gesamte Sieb, insbesondere die gesamte perforierte Siebfläche einstückig ausgebildet ist.
Hinsichtlich einer ausreichenden Turbulenzbildung an der Siebvorderseite ist es von Vorteil, wenn die Profiltiefe der Siebvorderseite zwischen 0,5 und 3 mm, vorzugsweise zwischen 0,7 und 1,2 mm liegt.
Für das Erreichen einer hohen Dichte an Sieböffnungen ist es vorteilhaft, wenn zumindest ein wesentlicher Teil der, vorzugsweise alle schlitzförmigen Sieböffnungen parallel zueinander angeordnet sind.
Um trotz der großen offenen Siebfläche eine hohe Festigkeit des Siebes zu erreichen, sollte die Dicke des Siebes zwischen 2 und 8 mm, vorzugsweise zwischen 4 und 6 mm und/oder die Stegbreite zwischen benachbarten, schlitzförmigen Sieböffnungen größer als 0,3 mm sein und vorzugsweise zwischen 1 und 5 mm liegen.
Je nach Art der Behandlung und/oder der Beschaffenheit der Suspension und/oder der Störstoffe kann es von Vorteil sein, wenn der senkrecht zur Durchströmrichtung liegende Querschnitt der schlitzförmigen Sieböffnungen wenigstens einen runden Abschnitt oder aber nur gerade Abschnitte aufweist.
Je nach Anwendungsfall kann das Sieb eben oder aber als Zylinder ausgebildet sein, wobei die schlitzförmigen Sieböffnungen vorzugsweise etwa parallel zur Zylinderachse verlaufen.
Wegen der besonderen Anforderungen insbesondere hinsichtlich Stabilität und Verschleiß eignet sich die Anwendung der Erfindung insbesondere zur Behandlung einer, zur Herstellung einer Papier-, Karton-, Tissue- oder einer anderen Faserstoffbahn geeigneten Faserstoffsuspension. Dabei sollte zumindest der einstückige Abschnitt des Siebes, vorzugsweise das gesamte Sieb aus Metall bestehen. Des Weiteren sollten die schlitzförmigen Sieböffnungen eine Breite zwischen 0,1 und 1,0 mm, vorzugsweise zwischen 0,1 und 0,45 mm haben. Kostenvorteile bei der Herstellung des Siebes ergeben sich, wenn die schlitzförmigen Sieböffnungen zumindest eines Abschnittes und vorzugsweise auch das Profil der Vorderseite des Siebe mittels Wasserstrahlschneiden hergestellt werden. Hierzu sollte die Dicke des Siebes kleiner als 20 mm sein.
Wenn bei der Herstellung der Sieböffnungen die Siebvorderseite einer Wasserstrahlbehandlung ausgesetzt wird, so ergibt sich bei der Herstellung der schlitzförmigen Sieböffnungen auch eine unregelmäßige Profilierung des Mündungsbereichs, was für viele Fälle bereits genügen kann.
Bei vielen Anwendungen ist es ebenso von Vorteil, dass sich die Sieböffnungen in Durchströmrichtung der zu siebenden Suspension erweitern, vorzugsweise konisch oder trompetenartig erweitern, was beim Wasserstrahlschneiden von der Siebrückseite her leicht realisiert werden kann. Dabei sollte der Winkel zwischen einer Geraden durch den siebvorderseitigen Anfang und das siebrückseitige Ende der Wandung der Sieböffnung und der Durchströmrichtung zwischen 1 und 8°, vorzugsweise zwischen 3 und 5° liegen. Die Aufweitung der Sieböffnung wirkt einer Verstopfung entgegen, ist aber so klein, dass die Festigkeit des Siebes nicht wesentlich beeinträchtigt wird.
Nachfolgend soll die Erfindung an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.
In der beigefügten Zeichnung zeigt:

Figur 1: einen schematischen Querschnitt durch einen Drucksortierer;
Figur 2: einen schematischen Querschnitt durch einen Stofflöser;
Figur 3 und 4: einen Teilquerschnitt durch unterschiedliche Siebe 2 und
Figur 5 α-d: Sieböffnungen mit unterschiedlichem Querschnitt.

In Figur 1 erkennt man einen erfindungsgemäßen Drucksortierer mit einem einteiligen, metallischen Sieb 2, hier in Form eines zylindrischen Siebkorbes mit senkrechter Zylinderachse 10, welches den Innenraum des Drucksortierers in einen Zulaufraum 8 und einen Gutstoffraum 9 aufteilt.
In den Zulaufraum 8 wird über einen Suspensionszulauf 11 die Faserstoffsuspension 1 zugeführt.
Bei dem hier verwendeten Drucksortierer erhält die Faserstoffsuspension 1 einen Drehimpuls, der sie in eine Umfangsbewegung versetzt. Zusätzlich hierzu wird in Folge des anliegenden Druckgefälles zwischen dem oben gezeichneten Suspensionszulauf 11 und dem unten liegenden Rejektauslauf 12 des Zulaufraumes 8 eine Transportströmung erzeugt.
Auf dem Weg dieser Transportströmung wird ein großer Teil der Faserstoffsuspension 1 bestimmungsgemäß durch das Sieb 2 als Gutstoff 17 in den Gutstoffraum 9 abgeleitet und von dort über den Gutstoffablauf 13 abgeführt. Dabei tritt auch zumindest ein großer Teil der in der Faserstoffsuspension 1 enthaltenen Fasern in den Gutstoffraum 9 über.
Der vom Sieb 2 abgewiesene Teil der Faserstoffsuspension 1 wird als Rejekt 18 über den Rejektauslauf 12 aus dem Zulaufraum 8 gefördert.
Um zu verhindern, dass die Öffnungen des Siebes 2 verstopft werden, wird ein an sich bekannter Siebräumer eingesetzt, der sich relativ zum Sieb 2 bewegt.
Beispielhaft wird dieser Siebräumer von einem im Sieb 2 rotierenden Rotor 6 mit daran befestigten Rotorflügeln 15 gebildet. Dabei hat der Rotor 6 die Form einer zylindrischen Trommel, wobei die Rotationsachse 7 mit der Zylinderachse 10 übereinstimmt.
Alle Rotorflügel 15 haben hierbei die gleiche Form, was zu einer gleichmäßigen Wirkung auf die Faserstoffsuspension 1 und das Sieb 2 führt.
Außerdem sind die Rotorflügel 15 über mehrere senkrecht zur Rotationsachse 7 verlaufende Umfangsebenen des Rotors 6 verteilt angeordnet.
In Figur 1 sind die Rotorflügel 15 beispielhaft als Erhebungen auf dem Rotor 6 ausgebildet.
Die Siebfläche umfasst dabei eine Vielzahl von möglichst gleichmäßig verteilt angeordneten Sieböffnungen 3 mit der gleichen minimalen Querschnittsfläche in Durchströmrichtung 5 zur Gewährleistung gleicher Sortierwirkung. Für einen hohen Durchsatz liegt die offene Siebfläche des Siebes 2 zwischen 15 und 25%. Als offene Siebfläche wird hierbei die Summe der kleinsten Strömungsquerschnitte durch das Sieb 2 bezogen auf die jeweilige, perforierte Siebfläche betrachtet.
Demgegenüber ist in Figur 2 ein Stofflöser dargestellt, in dessen Behälter 16 eine Suspension 1 aus Faserstoff und Wasser gebildet wird. Hierzu wird die Suspension 1 von einem vor einem Sieb 2 am Boden des Behälters 16 rotierenden Rotor 6 durchmischt. Der Rotor 6 erzeugt dabei vor dem Sieb 2 eine Rotationsströmung, was die Sortierwirkung und den Durchlass verbessert.
Das hier beispielhaft ebene Sieb 2 wird von der Siebvorderseite 4 her von der Faserstoffsuspension 1 durchströmt. Größere Störstoffe werden dabei zurückgehalten und können auf der Siebvorderseite 4 vom Rotor 6 weggeräumt werden.
Nach Durchströmen des Siebes 2 kann die Suspension 1 unter dem Sieb 2 aufgefangen und abgeführt werden.
Wie in Figur 3 zu erkennen, liegt die längste Ausdehnung der Schlitze im Sieb 2 etwa senkrecht zur vom Rotor 6 erzeugten Rotationsströmung 14 der Suspension 1 vor dem Sieb 2.
Während die Dicke des Siebes 2 zwischen 4 und 6 mm liegt, haben die schlitzförmigen Sieböffnungen 3 eine Breite von 0,1 bis 0,45 mm und eine Länge zwischen 10 und 100 mm.
Um den Durchsatz zu erhöhen, weist die Siebvorderseite 4 des Siebes 2 entsprechend den Figuren 3 und 4 ein unregelmäßiges Mikro-Profil auf, dessen Tiefe im Bereich zwischen 0,5 und 1,2 mm liegt. Dieses Profil hat zur Folge, dass sich die Höhe der Mündung auf der Siebvorderseite 4 in Längsrichtung des Schlitzes verändert und sorgt für Mikroturbulenzen in der Suspension 1.
Neben diesem Mikro-Profil kann das Sieb 2, wie in Figur 4 gezeigt, noch MakroProfile in Form von Rillen o.ä. mit einer Profiltiefe zwischen 1,2 und 3 mm oder mehr aufweisen. Dabei können die Sieböffnungen 3 auf der Siebvorderseite 4 abschnittsweise oder gänzlich in den Senken oder aber auch in den Erhebungen des Makro-Profils münden. Diese Vielfalt der Mündungsgestaltung erweitert auch die Sortiercharakteristik der Sieböffnungen 3 und hat ebenfalls mehr Turbulenzen in der Suspension 1 zur Folge.
Wie in den Figuren 5 α-d zu sehen, haben alle benachbarten Sieböffnungen 3 an den langen Seiten der Schlitze den gleichen Abstand zueinander, was eine effektive Ausnutzung der Siebfläche bei hoher Stabilität gewährleistet.
Dabei sind die Sieböffnungen 3 in parallelen Reihen angeordnet, wobei die Stegbreite zwischen den, an den langen Seiten benachbarten schlitzförmigen Sieböffnungen 3 etwa zwischen 1 und 5 mm liegt.
Die Figuren 5a-d zeigen Möglichkeiten der Schlitzgestaltung der Sieböffnungen 3 auf. In Figur 5a werden die Schlitze nur von einem einzigen geraden Abschnitt gebildet.
Im Gegensatz hierzu besitzen die Schlitze bei Figur 5b jeweils zwei gerade Abschnitte, wobei die Abschnitte einen stumpfen Winkel bilden. Bei Figur 5d sind diese stumpfwinkligen Schlitze zueinander versetzt angeordnet.
Die Schlitze in Figur 5c werden ausschließlich von runden Abschnitten gebildet.
Die Herstellung der Sieböffnungen 3 des Siebes 2 erfolgt mittels Wasserstrahlschneiden.
Beim Wasserstrahlschneiden wird das zu bearbeitende Material durch einen Hochdruckwasserstrahl getrennt, wobei zur Erhöhung der Schneidleistung dem Wasser ein Schneidmittel, ein sogenanntes Abrasiv, zugesetzt wird.
Das Wasserstrahlschneiden erlaubt das Einbringen schmaler Schlitze selbst in derart dicke, metallische Siebe 2. Im Ergebnis kann eine große offene Siebfläche erzeugt und wegen der Einstückigkeit auch mit einer hohen Festigkeit des Siebes 2 gerechnet werden.
Des Weiteren können bei einer Wasserstrahl-Behandlung der Siebvorderseite 4 Mikro- aber auch Makroprofile auf dieser erzeugt werden, was den Herstellungsprozess weiter vereinfacht.
Auch eine konische oder trompetenförmige Aufweitung der Sieböffnungen 3 in Durchströmrichtung 5, wie in Figur 4 dargestellt, läßt sich mit dem Wasserstrahlschneiden von der Siebrückseite aus problemlos erzeugen. Dabei liegt der Winkel 19 zwischen einer Geraden durch den siebvorderseitigen Anfang und das siebrückseitige Ende der Wandung der Sieböffnung 3 und der Durchströmrichtung 5 zwischen 3 und 5°.

Claims

Sieb (2) mit einer profilierten Siebvorderseite (4) zur Behandlung einer Suspension (1) mit einer Vielzahl von schlitzförmigen Sieböffnungen (3), wobei zumindest ein, mehrere schlitzförmige Sieböffnungen (3) umfassender Abschnitt des Siebes (2) einstückig ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Sieb (2) eine offene Siebfläche zwischen 12 und 33% aufweist, wobei zumindest bei einem Teil der schlitzförmigen Sieböffnungen (3) wenigstens ein Abschnitt in eine Erhebung des Profils der Siebvorderseite (4) mündet und/oder sich zumindest bei einem Teil der schlitzförmigen Sieböffnungen (3) die Höhe der Mündung auf der Siebvorderseite (4) in Längsrichtung des Schlitzes verändert.
Sieb (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die offene Siebfläche des Abschnittes zwischen 15 und 25% liegt.
Sieb (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte perforierte Siebfläche einstückig ausgebildet ist.
Sieb (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des Siebes (2) kleiner als 20 mm ist und vorzugsweise zwischen 2 und 8 mm liegt.
Sieb (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Profiltiefe der Siebvorderseite (4) kleiner als 3 mm ist und vorzugsweise zwischen 0,7 und 1,2 mm liegt.
Sieb (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein wesentlicher Teil der, vorzugsweise alle schlitzförmigen Sieböffnungen (3) parallel zueinander angeordnet sind.
Sieb (2) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stegbreite zwischen benachbarten, schlitzförmigen Sieböffnungen (3) größer als 0,3 mm ist und vorzugsweise zwischen 1 und 5 mm liegt.
Sieb (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die schlitzförmigen Sieböffnungen (3) eine Breite zwischen 0,1 und 1,0, vorzugsweise zwischen 0,1 und 0,45 mm haben.
Sieb (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der senkrecht zur Durchströmrichtung (5) liegende Querschnitt der schlitzförmigen Sieböffnungen (3) wenigstens einen runden Abschnitt aufweist.
Sieb (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der senkrecht zur Durchströmrichtung (5) liegende Querschnitt der schlitzförmigen Sieböffnungen (3) nur gerade Abschnitte aufweist.
Sieb (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Sieböffnungen (3) in Durchströmrichtung (5) erweitern, inbesondere konisch oder trompetenartig erweitern, wobei der Winkel (19) zwischen einer Geraden durch den siebvorderseitigen Anfang und das siebrückseitige Ende der Wandung der Sieböffnung (3) und der Durchströmrichtung (5) zwischen 1 und 8°, vorzugsweise zwischen 3 und 5° liegt.
Sieb (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sieb (2) eben ist.
Sieb (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Sieb (2) als Zylinder ausgebildet ist und die schlitzförmigen Sieböffnungen (3) vorzugsweise etwa parallel zur Zylinderachse (10) verlaufen.
Sieb (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Behandlung einer, zur Herstellung einer Papier-, Karton-, Tissue- oder einer anderen Faserstoffbahn geeigneten Faserstoffsuspension (1), dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der einstückige Abschnitt des Siebes (2) aus Metall besteht.
Verfahren zur Herstellung eines Siebes (2) mit schlitzförmigen Sieböffnungen (3) und einer profilierten Siebvorderseite (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die schlitzförmigen Sieböffnungen (3) zumindest eines Abschnittes und vorzugsweise auch das Profil der Siebvorderseite (4) mittels Wasserstrahlschneiden hergestellt werden.