WO2015180955A1 - Sieb - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Sieb (8) für Faserstoffsuspensionen (5) mit einer bezüglich einer Siebachse (3) rotationssymmetrischen Form, bestehend aus einer Vielzahl von zueinander achsparallel angeordneten Profilstäben (1) mit dazwischen befindlichen Siebschlitzen (4), die klemmend in randoffenen Aussparungen (7) von zu Ringen gebogenen, leistenartigen Stabhaltern (2) eingesetzt sind, deren beide Stoßenden fest miteinander verbunden sind. Dabei sollen die Festigkeit des Siebes (8) und dessen Montage dadurch verbessert werden, dass der sich in den Stabhaltern (2) befindende Stabfuß (9) der Profilstäbe (1) formschlüssig mit den Stabhaltern (2) verbunden ist und der Stabfuß (9) über mindestens 40% seiner radialen Erstreckung von parallel und radial verlaufenden Seitenflächen (10) begrenzt wird.

Description

Sieb

Die Erfindung betrifft ein Sieb für Faserstoffsuspensionen sowie dessen Herstellung mit einer bezüglich einer Siebachse rotationssymmetrischen Form, bestehend aus einer Vielzahl von zueinander achsparallel angeordneten Profilstäben mit dazwischen befindlichen Siebschlitzen, die klemmend in randoffenen Aussparungen von zu Ringen gebogenen, leistenartigen Stabhaltern eingesetzt sind, deren beide Stoßenden fest miteinander verbunden sind.

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.

Ein bekanntes Beispiel für den Einsatz von zylindrischen Siebvorrichtungen ist das Sortieren von Faserstoffsuspensionen, wie es in Drucksortierern der papiererzeugenden Industrie durchgeführt wird.

Dabei sollen die in der Suspension enthaltenen Fasern durch das Sieb hindurch treten, während die nicht gewünschten festen Bestandteile an dem Spalt abgewiesen und aus der Siebvorrichtung wieder herausgeleitet werden.

Dadurch, dass die Öffnungen eine im Wesentlichen längliche Form haben, also Schlitze oder Spalten sind, werden faserige Teilchen leichter durchgelassen als die kubischen, auch wenn beide Arten in ähnlicher Größenordnung vorliegen sollten. Mit einer derartigen Sortiertechnologie ist daher ein sehr guter Ausscheidungseffekt von nicht faserigen Störstoffen aus Faserstoffsuspensionen möglich.

Denkbar ist auch ein Einsatz zur Trennung unterschiedlicher Faserbestandteile, der sogenannten Faserfraktionierung. Voraussetzung ist allerdings eine hohe Präzision der Schlitzform auf der ganzen Siebfläche.

Ein mögliches Verfahren, um solche Siebkörbe herzustellen, zeigt die DE 10 2006 007 660 A1 , bei der die Profilstäbe durch plastisches Verformen der mit Ausnehmungen für die Stäbe vorgesehenen Stabhalter eingeklemmt werden.

Wichtig ist dabei, dass die Dimensionen der Sieböffnungen mit sehr geringen Toleranzen eingehalten werden. Um sie von Verstopfungen frei zu halten, sind zumeist Räumer erforderlich, die in geringerem Abstand an der Siebfläche vorbei bewegt werden und die hydraulische Impulse erzeugen. Siebvorrichtungen für den Einsatz in Drucksortierern müssen daher sehr präzise gefertigt sein und hohen Belastungen standhalten. Eine weitere Forderung ist eine relativ hohe Festigkeit gegen hydraulischen Druck. Solche Siebelemente werden in einem Produktionsbetrieb eingesetzt, bei dem es auch einmal zu Störungen kommt, was zu unterschiedlicher und beträchtlicher Druckbelastung der Siebelemente 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 Siebelemente wirken. Diese erhöhten Kräfte müssen durch das Sieb aufgenommen werden können, ohne dass eine Beschädigung eintritt.

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher bei Gewährleistung einer hohen Genauigkeit und Festigkeit des Siebes dessen Montage zu vereinfachen.

Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe dadurch gelöst, dass der sich ausschließlich in den Stabhaltern befindende Stabfuß der Profilstäbe formschlüssig mit den Stabhaltern verbunden ist und der Stabfuß über mindestens 40% seiner radialen Erstreckung von parallel und radial verlaufenden Seitenflächen begrenzt wird. Die formschlüssige Verbindung sorgt für eine genaue und stabile Anordnung der Profilstäbe in den Stabhaltern. Darüber hinaus erleichtern die gegenüberliegenden, parallel und radial verlaufenden Seitenflächen der Profilstäbe das Einführen in die Ausnehmungen insbesondere bei geringem Spiel. Das geringe Spiel verhindert in Verbindung mit den parallelen Seitenflächen wiederum ein Kippen der Profilstäbe beim Einführen dieser in die Aussparungen.

Zur Verbesserung der Durchströmung des Siebes sollten sich die Schlitze in Durchströmrichtung weiten, weshalb sich die Breite der Profilstäbe vorzugsweise von den parallelen Seitenflächen ausgehend zum Stabkopf hin vergrößern.

In Verbindung mit einem Siebräumer lassen sich außerdem vorteilhafte Strömungen dann erzeugen, wenn die Außenfläche der Stabköpfe mit der Radialen einen Winkel bildet, der zwischen 60 und 85° liegt. Da die Profilstäbe mit einem auf den Stabkopf einwirkenden Werkzeug radial in die Ausnehmungen gepresst werden, erhöhen dabei der konische Stabkopf sowie die geneigte Außenfläche des Stabkopfs die Gefahr des Verkippens des Profilstabes. Dies macht eine sichere Führung durch das geringe Spiel und die parallelen Seitenflächen noch wichtiger.

Um diesen Vorteil umfassend zu nutzen, sollte der Stabfuß über wenigstens 50%, vorzugsweise zumindest 60% und/oder über wenigstens 3 mm, vorzugsweise zumindest 4 mm seiner radialen Erstreckung von parallel verlaufenden Seitenflächen begrenzt werden.

Eine formschlüssige Verbindung zwischen Profilstab und Stabhalter lässt sich besonders einfach und sicher dadurch herstellen, dass die Stabhalter und die Profilstäbe jeweils zumindest eine axial verlaufende Ausnehmung oder einen entsprechenden Vorsprung besitzen. Dies ermöglicht eine Klickverbindung zwischen Profilstab und Stabhalter, so dass die Profilstäbe nach ihrem Einführen bereits ohne Klemmung ausreichend fixiert sind.

Im Interesse einer einfachen Lösung sollten die Profilstäbe jeweils eine axial verlaufende Ausnehmung und die Stabhalter einen entsprechenden axial verlaufenden Vorsprung zur Realisierung einer formschlüssigen Verbindung zwischen beiden besitzen.

Zur Unterstützung eines kippfreien Einführens des Profilstabes sollte dabei die Breite der Profilstäbe vor und nach der Ausnehmung etwa gleich groß sein.

Aus gleichem Grund ist es unabhängig von der Anzahl der Ausnehmungen und Vorsprünge von Vorteil, wenn Ausnehmung und Vorsprung in der dem Stabkopf gegenüber liegenden Hälfte des Stabfußes angeordnet sind.

Das erfindungsgemäße Sieb lässt sich besonders vorteilhaft aus C-förmigen Stabhaltern herstellen. Diese sollten mittels eines Schneidverfahrens, vorzugsweise mittels Laserschneiden hergestellt werden. Auf diese Weise kann durch die fehlende Belastung infolge des Verformens gerader Stabhalter die Festigkeit wesentlich gesteigert werden.

Nach der Bestückung der C-förmigen Stabhalter mit den Profilstäben werden die beiden Stoßenden der Stabhalter durch Umbiegen der Stabhalter zusammengeführt und verbunden.

Hierdurch werden die Stabhalter in eine kreisrunde Ringform gebracht und die Ausnehmungen leicht zusammengedrückt, was zum Festklemmen der Profilstäbe führt.

Da es hierbei nur zu einer überwiegend, vorzugsweise gänzlich elastischen Verformung der Stabhalter kommt, beeinträchtigt dies die Festigkeit der Stabhalter kaum.

Je nach Durchströmrichtung des Siebes unterscheidet sich deren Aufbau und somit auch deren Herstellung. Bei einem zentrifugal durchströmten Sieb sollten die Aussparungen an der Innenseite der Stabhalter vorhanden sein und die C-förmigen Stabhalter zum Festklemmen der Profilstäbe in den Ausnehmungen zur Ringform zusammengedrückt werden.

Im Gegensatz hierzu sollten bei einem zentripetal durchströmten Sieb die Aussparungen an der Außenseite der Stabhalter vorhanden sein und die C-förmigen Stabhalter zum Festklemmen der Profilstäbe in den Ausnehmungen zur Ringform aufgeweitet werden.

Nachfolgend soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der beigefügten Zeichnung zeigt:

Figur 1 : einen Drucksortierer zur Faserstoffbehandlung;

Figur 2: ein zylindrisches Sieb 8 des Drucksortierers;

Figur 3: das Einführen eines Profilstabes 1 in einen Stabhalter 2 und

Figur 4: einen Teilschnitt durch einen Stabhalter 2 mit Profilstäben 1 . In Figur 1 erkennt man einen Drucksortierer mit einem zylindrischen Sieb 8, hier mit senkrechter Siebachse 3, welcher den Innenraum des Drucksortierers in einen Zulaufraum 16 und einen Gutstoffraum 17 aufteilt.

In den Zulaufraum 16 wird über einen Suspensionszulauf 18 das zu behandelnde Medium 5, d.h. die Faserstoffsuspension zugeführt.

Bei dem hier verwendeten Drucksortierer erhält die Faserstoffsuspension 5 einen Drehimpuls, der sie in eine Umfangsbewegung versetzt. Zusätzlich hierzu wird in Folge des anliegenden Druckgefälles zwischen dem oben gezeichneten Suspensionszulauf 18 und dem unten liegenden Rejektauslauf 19 des Zulaufraumes 16 eine Transportströmung erzeugt.

Auf dem Weg dieser Transportströmung wird ein großer Teil der Faserstoffsuspension 5 bestimmungsgemäß durch die Siebfläche des Siebes 8 als Gutstoff 20 in den Gutstoffraum 17 abgeleitet und von dort über den Gutstoffablauf 21 abgeführt. Dabei tritt auch zumindest ein großer Teil der in der Faserstoffsuspension 5 enthaltenen Fasern in den Gutstoffraum 17 über. Der vom Sieb 8 abgewiesene Teil der Faserstoffsuspension 5 wird als Rejekt 22 über den Rejektauslauf 19 aus dem Zulaufraum 16 gefördert.

Um zu verhindern, dass die Sieböffnungen verstopft werden, ist ein an sich bekannter Siebräumer eingesetzt, der sich relativ zur Siebfläche bewegt.

Beispielhaft wird dieser Siebräumer von einem im zylindrischen Sieb 8 rotierenden Rotor 23 mit daran befestigten Rotorflügeln 24 gebildet. Dabei hat der Rotor 23 die Form einer zylindrischen Trommel, wobei die Rotationsachse 6 mit der Siebachse 3 übereinstimmt.

Alle Rotorflügel 24 haben hierbei die gleiche Form, was zu einer gleichmäßigen Wirkung auf die Faserstoffsuspension 5 und den Siebzylinder führt. Außerdem sind die Rotorflügel 24 über mehrere senkrecht zur Rotationsachse 6 verlaufende Umfangsebenen des Rotors 23 verteilt angeordnet.

In Figur 1 sind die Rotorflügel 24 beispielhaft als Erhebungen auf dem Rotor 23 ausgebildet. Das zylindrische Sieb 8 besteht gemäß Figur 2 aus einer Vielzahl von parallel zur Zylinderachse bzw. Siebachse 3 verlaufenden Profilstäben 1 , die über mehrere, axial voneinander beabstandete und senkrecht zur Zylinderachse verlaufende Stabhalter 2 gehalten werden.

Die Sieböffnungen des Siebes 8 werden von den Schlitzen 4 benachbarter Profilstäbe 1 gebildet. In der Praxis haben solche Schlitze 4 oft eine Weite zwischen 0,05 und 2 mm.

Die C-förmigen, leistenartigen Stabhalter 2 werden als einstückige Ringe beispielsweise mittels Laserschneiden hergestellt, wobei der Durchmesser geringfügig größer oder kleiner als beim endgültigen Siebzylinder ist. Dies ist die Grundlage für eine hohe Formgenauigkeit des Siebes 8.

Bei dem in Figur 1 und 2 gezeigten Beispiel strömt die Faserstoffsuspension 5 zentrifugal, d.h. von innen nach außen durch das Sieb 8. Dementsprechend stützen sich die Profilstäbe 1 an der Innenseite der Stabhalter 2 ab.

Hierzu besitzen die Stabhalter 2 an der Innenseite eine Vielzahl gleichmäßig verteilt angeordneter, randoffener Aussparungen 7 für die Profilstäbe 1 .

Nach dem, in den Figuren 3 und 4 dargestellten Einführen der Profilstäbe 1 in die Aussparungen 7 werden die beiden Stoßenden der Stabhalter 2 zusammengeführt und verschweißt.

Diese Umformung führt zu einer Verengung der Aussparungen 7, was wegen der komplementären Form zum Festklemmen der Profilstäbe 1 führt. Bei einer zentripetalen Durchströmung des Siebes 8 sind die randoffenen Aussparungen 7 an der Außenseite der Stabhalter 2 angeordnet und der Durchmesser der C-förmigen Stabhalter 2 während der Bestückung mit den Profilstäben 1 geringfügig kleiner als beim Siebzylinder.

Nach der Bestückung kommt es infolge der Aufweitung der Stabhalter 2 ebenfalls zum Festklemmen der Profilstäbe 1 in den Aussparungen 7.

In beiden Fällen führt die lediglich geringe Durchmesserveränderung auch

nur zur elastischen und damit auch schonenden und gleichmäßigen Verformung der Stabhalter 2, was sich positiv auf deren Festigkeit auswirkt.

Auf eine zusätzliche Befestigung der Profilstäbe 1 kann in der Regel verzichtet werden.

Die Profilstäbe 1 besitzen außerhalb der Aussparung 7 einen Stabkopf 1 1 und einen, im Stabhalter 2 fixierten Stabfuß 9. Wesentlich ist hierbei, dass die Stabfüße 9 und damit auch die entsprechenden Aussparungen 7 in den Stabhaltern 2 über hier ca. 50% bzw. über 4 mm ihrer radialen Erstreckung von parallel und radial verlaufenden Seitenflächen 10 begrenzt werden.

Diese Formgebung ermöglicht ein geringes Spiel zwischen Profilstab 1 und

Aussparung 7 und verhindert auch ein Verkippen der Profilstäbe 1 beim Einführen in die Aussparungen 7.

Um auch vor dem Festklemmen eine Fixierung der Profilstäbe 1 in den Aussparungen 7 der Stabhalter 2 zu erreichen, haben die Profilstäbe 1 jeweils eine axial verlaufende Ausnehmung 14 und die Stabhalter 2 einen entsprechenden axial verlaufenden Vorsprung 15 zur Realisierung einer Klick-Verbindung zwischen beiden. Dies erleichtert die Montage erheblich, wobei für den Vorsprung meist bereits eine Höhe von 0,15 mm ausreichend ist.

Bei der Umformung der C-förmigen Stabhalter 2 verstärkt sich diese formschlüssige Verbindung noch weiter. Zur Gewährleistung eines sicheren Einführens der Profilstäbe 1 in die Aussparungen 7 gemäß Figur 3 ist die Breite der Profilstäbe 1 vor und nach der Ausnehmung 14 etwa gleich groß ist.

Auch hier kann ein Verkippen der Profilstäbe 1 während des Einführens vermieden werden, indem Ausnehmung 14 und Vorsprung 15 in der dem Stabkopf 1 1

gegenüberliegenden Hälfte des Stabfußes 9 vorzugsweise nahe am Ende des

Profilstabes 1 angeordnet sind.

Zur Verbesserung der Durchströmung des Siebes 8 nimmt die Breite der Profilstäbe 1 von den parallelen Seitenflächen 10 ausgehend zum Stabkopf 1 1 hin zu, so dass sich ein konischer Querschnitt des Stabkopfes 1 1 ergibt. Im Ergebnis führt dies zu einer Aufweitung der Siebschlitze 4 in Strömungsrichtung, was einem Verstopfen des Siebes 8 vorbeugt.

Um hierbei Strömungen in Verbindung mit dem vor dem Sieb 8 angeordneten Rotor 23 besser ausnutzen zu können, bildet die Außenfläche 12 der Stabköpfe 1 1 mit der Radialen 13 einen Winkel zwischen 60 und 85°.

Da die für das Einführen der Profilstäbe 1 in die Aussparungen 7 erforderlichen Kräfte auf diese Außenfläche 12 einwirken, besteht eine hohe Gefahr des Verkantens. Vor allem, dass die Stabfüße 9 im Wesentlichen eine gleichbleibende Breite aufweisen und radial mit geringem Spiel eingeschoben werden, ist bei der Vermeidung des Verkantens sehr hilfreich.

Claims

Patentansprüche 1 . Sieb (8) für Faserstoffsuspensionen (5) mit einer bezüglich einer Siebachse (3) rotationssymmetrischen Form, bestehend aus einer Vielzahl von zueinander achsparallel angeordneten Profilstäben (1 ) mit dazwischen befindlichen Siebschlitzen (4), die klemmend in randoffenen Aussparungen (7) von zu Ringen gebogenen, leistenartigen Stabhaltern (2) eingesetzt sind, deren beide Stoßenden fest miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der sich in den Stabhaltern (2) befindende Stabfuß (9) der Profilstäbe (1 ) formschlüssig mit den Stabhaltern (2) verbunden ist und der Stabfuß (9) über mindestens 40% seiner radialen Erstreckung von parallel und radial verlaufenden Seitenflächen (10) begrenzt wird.

2. Sieb (8) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sich die Breite der Profilstäbe (1 ) vorzugsweise von den parallelen Seitenflächen (10) ausgehend zum Stabkopf (1 1 ) hin vergrößert.

3. Sieb (8) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die

Außenfläche (12) der Stabköpfe (1 1 ) mit der Radialen (13) einen Winkel bildet, der zwischen 60 und 85° liegt.

4. Sieb (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stabfuß (9) über wenigstens 50%, vorzugsweise zumindest 60% seiner radialen Erstreckung von parallel verlaufenden Seitenflächen (10) begrenzt wird.

5. Sieb (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stabfuß (9) über wenigstens 3 mm, vorzugsweise zumindest 4 mm seiner radialen Erstreckung von parallel verlaufenden Seitenflächen (10) begrenzt wird.

6. Sieb (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stabhalter (2) und die Profilstäbe (1 ) jeweils zumindest eine axial verlaufende Ausnehmung (14) oder einen entsprechenden Vorsprung (15) zur Realisierung einer formschlüssigen Verbindung zwischen beiden besitzen.

7. Sieb (8) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilstäbe (1 ) jeweils eine axial verlaufende Ausnehmung (14) und die Stabhalter (2) einen entsprechenden axial verlaufenden Vorsprung (15) zur Realisierung einer formschlüssigen Verbindung zwischen beiden besitzen.

8. Sieb (8) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Profilstäbe (1 ) vor und nach der Ausnehmung (14) etwa gleich groß ist.

9. Sieb (8) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass

Ausnehmung (14) und Vorsprung (15) in der dem Stabkopf (1 1 ) gegenüber liegenden Hälfte des Stabfußes (9) angeordnet sind.

10. Verfahren zur Herstellung eines Siebes (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass C-förmige Stabhalter (2) mit den Profilstäben (1 ) bestückt und die beiden Stoßenden der Stabhalter (2) durch Umbiegen der Stabhalter (2) zusammengeführt und verbunden werden.

1 1 . Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die C-förmigen Stabhalter (2) mittels eines Schneidverfahrens hergestellt werden.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass bei einem zentrifugal durchströmten Sieb (8) die Aussparungen (7) an der Innenseite der Stabhalter (2) vorhanden sind und die C-förmigen Stabhalter (2) zum Festklemmen der Profilstäbe (1 ) in den Aussparungen (7) zur Ringform zusammengedrückt werden.

13. Verfahren nach Anspruch 10 oder 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass bei einem zentripetal durchströmten Sieb (8) die Aussparungen (7) an der Außenseite der Stabhalter (2) vorhanden sind und die C-förmigen Stabhalter (2) zum Festklemmen der Profilstäbe (1 ) in den Aussparungen (7) zur Ringform aufgeweitet werden.

14.Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die

Verformung der C-förmigen Stabhalter (2) überwiegend, vorzugsweise gänzlich elastisch erfolgt.