AT507837B1

AT507837B1 - Verfahren und vorrichtung zur entwässerung und dispergierung eines faserstoffes

Info

Publication number: AT507837B1
Application number: AT20182008A
Authority: AT
Inventors: Friedrich Hoppl; Alexander Dipl Ing Gscheider; Klaus Peter Dipl Ing Janisch; Gerhard Knes; Gernot Weilharter
Original assignee: Andritz Ag Maschf
Priority date: 2008-12-29
Filing date: 2008-12-29
Publication date: 2010-10-15
Also published as: EP2202052B1; AT507837A1; CN101768890A; EP2202052A1; CN101768890B

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entwässerung und Dispergierung eines Faserstoffes, bei dem der Faserstoff über eine Stopfschnecke und eine direkt an die Stopfschnecke anschließende Zuführschnecke einem Disperger zur Dispergierung zugeführt wird. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Faserstoff zuerst in einem Entwässerungsaggregat vor der Stopfschnecke vorentwässert und danach in der Stopfschnecke zusätzlich entwässert wird. Die Erfindung betrifft weiters eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Description

österreichisches Patentamt AT 507 837 B1 2010-10-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entwässerung und Dispergierung eines Faserstoffes, insbesondere eines Papierfaserstoffes, bei dem der Faserstoff über eine Stopfschnecke zur Bildung eines gasdichten Faserstoffpfropfens und eine direkt an die Stopfschnecke anschließende Zuführschnecke einem Disperger zur Dispergierung zugeführt wird, wobei die Zuführschnecke den aus der Stopfschnecke kommenden Faserstoffpfropfen aufraspelt. Sie betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

[0002] Ein derartiges Verfahren bzw. eine derartige Vorrichtung sind z.B. aus der AT 411 604 B bekannt. Hier wird die zu behandelnde vorentwässerte Faserstoffsuspension in einer Schneckenpresse entwässert und über einen Schacht einer Stopfschnecke bzw. in weiterer Folge einer Zuführschnecke einem Disperger zugeführt. Die Aufgabe einer Stopfschnecke ist es, vor dem Disperger aus dem Faserstoff einen Propfen zu erzeugen, der als Dampfsperre dient. Diese Dampfsperre ist notwendig, damit Dampf, der im Disperger oder einer Zuführschnecke vor dem Disperger zugeführt wird, nicht in Richtung Schneckenpresse entweichen kann. Die Vorentwässerung vor der Schneckenpresse erfolgt in der Regel durch Scheibenfilter, Siebbandpressen, Scheibenpressen oderTrommeleindickern.

[0003] Die endgültige Entwässerung über die Schneckenpresse vor dem Disperger hat den Nachteil, dass der erreichbare Entwässerungsgrad der Faserstoffsuspension begrenzt ist bzw. können durch die Entwässerung in der Schneckenpresse Konsistenzschwankungen des Faserstoffes nur schwer ausgeglichen werden. Es wäre daher wünschenswert, wenn man die Entwässerung der Faserstoffsuspension vor der Dispergierung verbessern könnte, ohne jedoch zusätzlich Energie aufwenden zu müssen.

[0004] Die DE 24 17 310 A1 offenbart einen Entwässerungs- und Homogenisierapparat mit einer Schneckenpresse, an deren Ende ein Abschlussorgan angeordnet ist. Das Abschlussorgan erzeugt ein flüssigkeits- und dampfdichtes Auslassende am Ende der Schneckenpresse.

[0005] Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren vorzuschlagen, mit dem eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Entwässerung ermöglicht wird und dies bei gleichem Energieaufwand.

[0006] Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass der Faserstoff zuerst in einem Entwässerungsaggregat vor der Stopfschnecke vorentwässert und danach in der Stopfschnecke zusätzlich entwässert wird.

[0007] Der Faserstoff wird zur Erzeugung des Pfropfens in der Stopfschnecke sehr stark zusammengepresst bzw. komprimiert. Dieser Druck wird im Rahmen dieser Erfindung für eine zusätzliche Entwässerung verwendet, ohne dass dabei zusätzliche Energie aufgewendet werden muss. Im Idealfall kann gegenüber herkömmlichen Systemen sogar Energie eingespart werden. Durch die zusätzliche Entwässerung in der Stopfschnecke kann der Trockengehalt erhöht und Konsistenzschwankungen des Faserstoffes ausgeglichen werden. Beziehungsweise kann eine eventuell vorgeschaltete Schneckenpresse kleiner und daher energiesparender ausgeführt werden (geringerer Auslauftrockengehalt notwendig, da die Entwässerungsstopfschnecke diesen auf den gewünschten Wert anheben kann).

[0008] In einer günstigen Ausführung des Verfahrens kann die Vorentwässerung des Faserstoffes vor der Stopfschnecke mit einem Scheibenfilter durchgeführt werden, wobei ein direkt nachfolgender Entwässerungsschritt mit der Stopfschnecke durchgeführt wird. Zwischen dem Scheibenfilter und der Stopfschnecke werden also keine weiteren Entwässerungsschritte durchgeführt. Eine Schneckenpresse vor der Stopfschnecke ist somit bei dieser Ausführung nicht mehr vorgesehen, was zu erheblichen Energie- und Kosteneinsparungen führt.

[0009] Vorteilhafterweise wird der vorentwässerte Faserstoff über Entwässerungsöffnungen in einem Stopfschneckengehäuse entwässert. Das anfallende Filtrat kann dann einfach über eine Filtratwanne unter der Stopfschnecke aufgefangen werden. 1/8 österreichisches Patentamt AT 507 837 B1 2010-10-15 [0010] Der vorentwässerte Faserstoff kann auch über Entwässerungsöffnungen in einer Stopfschneckenhohlwelle entwässert werden. Das Filtrat kann dabei gut über die Hohlwelle abgeleitet werden. Es ist natürlich auch denkbar, dass der Faserstoff von beiden Seiten, also über die Entwässerungsöffnungen im Stopfschneckengehäuse und über die Entwässerungsöffnungen in der Stopfschneckenhohlwelle entwässert wird.

[0011] Es ist vorteilhaft, wenn die Entwässerung in der Stopfschnecke im letzten Drittel der Stopfschnecke durchgeführt wird, da im Endabschnitt der höchste Entwässerungsdruck und somit die beste Entwässerungsleistung vorherrscht.

[0012] Es ist sinnvoll, wenn dem Faserstoff nach der Stopfschnecke Dampf, vorzugsweise im Bereich der Zuführschnecke, zugeführt wird. Durch die Dampfzufuhr wird der Faserstoff erwärmt und dadurch die Dispergierung im Disperger verbessert.

[0013] Gegenstand der Erfindung bildet auch eine entsprechende Vorrichtung zur Entwässerung und Dispergierung eines Faserstoffes mit einer Stopfschnecke, die zur Bildung eines gasdichten Faserstoffpfropfens geeignet ist, einer Zuführschnecke und einem Disperger, wobei die Stopfschnecke direkt mit der Zuführschnecke verbunden ist und die Zuführschnecke direkt vor dem Disperger angeordnet ist. Die Zuführschnecke hat spezielle Krallen oder Dome zur Aufraspelung des Faserstoffpfropfens. Erfindungsgemäß weist bei dieser Vorrichtung die Stopfschnecke Entwässerungsöffnungen zur Entwässerung des Faserstoffes auf, wobei vor der Stopfschnecke ein Entwässerungsaggregat zur Vorentwässerung des Faserstoffes angeordnet ist.

[0014] In einer vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung ist das Entwässerungsaggregat zur Vorentwässerung ein Scheibenfilter, wobei nach dem Scheibenfilter unmittelbar die Stopfschnecke angeordnet ist. Vor der Stopfschnecke sind also keine weiteren Entwässerungsaggregate, wie beispielsweise eine Schneckenpresse, angeordnet. Der Verzicht auf eine Schneckenpresse führt zu erheblichen Energie- und Kosteneinsparungen.

[0015] In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung sind die Entwässerungsöffnungen im Stopfschneckengehäuse angeordnet. Dadurch sind die Entwässerungsöffnungen für Wartungs- und Reinigungsarbeiten leicht zugänglich. Vorzugsweise sind dabei die Entwässerungsöffnungen in dem Bereich des Stopfschneckengehäuses vorgesehen, in dem sich im Betrieb der Faserstoffpfropfen bildet, da dort die höchsten Entwässerungsdrücke vorherrschen.

[0016] Es ist auch denkbar, dass die Entwässerungsöffnungen im Hohlwellenmantel der Stopfschneckenhohlwelle angeordnet sind. Dadurch kann das Filtrat besonders einfach durch die Hohlwelle abgeführt werden. Natürlich können die Entwässerungsöffnungen sowohl im Stopfschneckengehäuse als auch in der Hohlwelle vorgesehen sein.

[0017] Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen beschrieben. Es zeigt: [0018] Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine Anlage nach dem Stand der Technik; [0019] Fig. 2 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung; [0020] Fig. 3 eine Seitenansicht einerweiteren Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung; [0021] Fig. 4 eine Detailansicht der erfindungsgemäßen Stopfschnecke; [0022] Die gleichen Bezugszeichen aller Figuren bezeichnen die gleichen Bauteile.

[0023] In Fig. 1 ist eine Anlage nach dem Stand der Technik dargestellt. Hier wird der zu behandelnde Faserstoff in einer Vorentwässerungseinrichtung 11 vorentwässert und einer Schneckenpresse 7 zur weiteren Entwässerung zugeführt. Die Vorentwässerungseinrichtung 11 kann durch einen Scheibenfilter 11' oder durch eine Siebbandpresse, eine Scheibenpresse oder einen Trommeleindicker gebildet werden. Die Schneckenpresse 7 wird über den Schneckenpressenantrieb 8 angetrieben. Anschließend fällt der entwässerte Faserstoff durch den Schacht 6 in die darunter befindliche Stopfschnecke 1. Die Stopfschnecke 1 wird über den Stopfschneckenantrieb 5 angetrieben. In der Stopfschnecke 1 wird der Faserstoff komprimiert, sodass sich 2/8 österreichisches Patentamt AT 507 837 B1 2010-10-15 insbesondere im Endbereich der Stopfschnecke ein gasdichter Faserstoffpfropfen 10 bildet, der als Dampfsperre dient. Die Bildung dieses Faserstoffpfropfens 10 wird durch das konische Stopfschneckengehäuse 13, welches sich zum Stopfschneckenende hin verjüngt, begünstigt. Die Dampfsperre ist notwendig, damit Dampf, der im Disperger 2 oder in der Zuführschnecke 9 zugeführt wird, nicht in Richtung Schneckenpresse 7 entweichen kann. Nach der Stopfschnecke 1 folgt die Zuführschnecke 9, die den Faserstoff dem Disperger 2 zuführt. Die Zuführschnecke 9 kann dabei im Einlaßbereich spezielle Krallen oder Dome aufweisen, die den aus der Stopfschnecke 1 kommenden Faserstoffpfropfen 10 aufraspeln, damit eine möglichst rasche Aufheizung der dabei entstandenen Faserflocken ermöglicht wird. Über die Leitungen 15 und 15' wird Dampf in die Zuführschnecke 9 eingeleitet, sodass der Faserstoff direkt vor dem Disperger 2 erhitzt wird. Die Zuführschnecke 9 ist somit auch eine Heiz-und Mischeinrichtung. Für Wartungsarbeiten kann der Disperger 2 durch wegschwenken der Zuführschnecke 9 geöffnet werden. Die strichpunktierte Darstellung zeigt die weggeschwenkte Zuführschnecke 9'.

[0024] Der Disperger 2 ist über ein Dispergergetriebe 3 mit dem Motor 4 verbunden.

[0025] Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die Stopfschnecke 1 ist dabei wie in Figur 1 nach einer Vorentwässerungseinrichtung 11 und einer Schneckenpresse 7 angeordnet und befindet sich direkt vor der Zuführschnecke 9 und ist mit dieser direkt verbunden. Die Zuführschnecke 9 ist wiederum direkt mit dem Disperger 2 verbunden und kann auch Zuführeinrichtungen 15,15' für Dampf aufweisen. Der Dampf kann natürlich auch direkt im Disperger 2 zugeführt werden. Wesentlich bei dieser erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, dass die Stopfschnecke 1 Entwässerungsöffnungen 12, 12' zur Entwässerung des Faserstoffes aufweist. Die Entwässerungsöffnungen 12 befinden sich dabei im Stopfschneckengehäuse 13. Im vorliegenden Beispiel weist die Stopfschnecke 1 eine Stopfschneckenhohlwelle 14 auf, wobei im Hohlwellenmantel 16 ebenfalls Entwässerungsöffnungen 12' vorgesehen sind. Das Wasser bzw. das Filtrat kann dabei über die Stopfschneckenhohlwelle 14 aus der Stopfschnecke 1 abgeleitet und über die Entwässerungsleitung 18 abgeführt werden. Das Filtrat aus den Entwässerungsöffnungen 12 des Stopfschneckengehäuses 13 wird über den Auffangbehälter 19 aufgefangen und abgeführt.

[0026] In Fig. 2 sind die Entwässerungsöffnungen 12, 12' über die gesamte Länge des Stopfschneckengehäuses 13 und der Stopfschneckenhohlwelle 14 angeordnet. Es ist aber auch denkbar, dass sich die Entwässerungsöffnungen 12, 12" vorzugsweise im letzten Drittel bzw. im Bereich der Stopfschnecke 1, in dem sich der Faserstoffpfropfen 10 bildet, befinden. Dies ist vorteilhaft, da dort die höchsten Entwässerungsdrücke vorherrschen.

[0027] Im Betrieb wird der Faserstoff nach einer Vorentwässerung in der Vorentwässerungseinrichtung 11 vorentwässert und einer Schneckenpresse 7 zur weiteren Entwässerung zugeführt. Der teilweise entwässerte Faserstoff fällt danach über den Schacht 6 in die Stoffschnecke 1, in der ein Faserstoffpfropfen 10 bei gleichzeitiger weiterer Entwässerung gebildet wird. Das in der Stopfschnecke 1 anfallende Filtrat wird über die Entwässerungsöffnungen 12 im Stopfschneckengehäuse 13 und über die Entwässerungsöffnungen 12' in der Stopfschneckenhohlwelle 14 abgeführt. Die Entwässerung in der Stopfschnecke 1 kann dabei über das Ventil 17 gesteuert werden. Nach dem Ventil 17 kann auch eine Vakuumvorrichtung zur Unterdruckerzeugung vorgesehen sein. Die Entwässerung in der Stopfschnecke 1 wird dabei durch die Saugwirkung in der Stopfschneckenhohlwelle 14 bzw. im Auffangbehälter 19 unterstützt.

[0028] Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht einerweiteren Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Der Aufbau ist dem in Fig. 2 ähnlich, jedoch ist die Vorentwässerungseinrichtung 11 direkt mit der Stopfschnecke 1 verbunden. Eine Entwässerungsschnecke 7 ist nicht mehr vorgesehen, da durch die Kombination der Vorentwässerungseinrichtung 11 mit der Stopfschnecke 1 ein ausreichender Trockengehalt des Faserstoffes erreicht werden kann. Als Vorentwässerungseinrichtungen 11 kommen beispielsweise Scheibenfilter 11', Siebbandpressen, Scheibenpressen oderTrommeleindickern in Frage.

[0029] Ein Scheibenfilter 11' mit vakuumunterstützter Entwässerung gemäß der deutschen Patentanmeldung DE 10 2008 022 206 A1 eignet sich besonders gut als Vorentwässerungsein- 3/8

Claims

österreichisches Patentamt AT 507 837 B1 2010-10-15 richtung 11, da sich mit diesem Scheibenfilter 11' besonders hohe Trockengehalte erreichen lassen. [0030] In Fig. 4 ist ein Schnitt durch die erfindungsgemäßen Stopfschnecke 1 dargestellt. Man erkennt dabei deutlich die Entwässerungsöffnungen 12' im Hohlwellenmantel 16 der Stopfenschneckenhohlwelle 14. Auf der Stopfenschneckenhohlwelle 14 ist die Schnecke 20 zur Förderung und Komprimierung des Faserstoffes befestigt. Der Faserstoffpfropfen 10 wird im Bereich zwischen der Stopfenschneckenhohlwelle 14 und dem Stopfenschneckengehäuse 13 gebildet. Die Entwässerungsöffnungen 12 im Stopfenschneckengehäuse 13 sind im vorliegenden Beispiel nur an der Unterseite der Stopfenschnecke 1 vorgesehen, vorzugsweise sind sie aber am gesamten Umfang angeordnet. [0031] Die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich eine bevorzugte Ausführung der Erfindung dar. Die Erfindung umfasst auch andere Ausführungsformen, bei denen beispielsweise die Entwässerungsöffnungen 12, 12' nur in der Stopfenschneckenhohlwelle 14 oder nur im Stopfenschneckengehäuse 13 vorgesehen sind. Patentansprüche 1. Verfahren zur Entwässerung und Dispergierung eines Faserstoffes, bei dem der Faserstoff über eine Stopfschnecke (1) zur Bildung eines gasdichten Faserstoffpfropfens (10) und eine direkt an die Stopfschnecke (1) anschließende Zuführschnecke (9) einem Disperger (2) zur Dispergierung zugeführt wird, wobei die Zuführschnecke (9) den aus der Stopfschnecke (1) kommenden Faserstoffpfropfen (10) aufraspelt, dadurch gekennzeichnet, dass der Faserstoff zuerst in einem Entwässerungsaggregat (11,11 ',7) vor der Stopfschnecke (1) vorentwässert und danach in der Stopfschnecke (1) zusätzlich entwässert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorentwässerung des Faserstoffes vor der Stopfschnecke (1) mit einem Scheibenfilter (1T) durchgeführt wird und ein direkt nachfolgender Entwässerungsschritt mit der Stopfschnecke (1) durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der vorentwässerte Faserstoff über Entwässerungsöffnungen (12) in einem Stopfschneckengehäuse (13) entwässert wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass dervorent-wässerte Faserstoff über Entwässerungsöffnungen (12') in einer Stopfschneckenhohlwelle (14) entwässert wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entwässerung in der Stopfschnecke (1) im letzten Drittel des Stopfschneckengehäuses (13) durchgeführt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Faserstoff nach der Stopfschnecke (1) Dampf, vorzugsweise im Bereich der Zuführschnecke (9), zugeführt wird.
7. Vorrichtung zur Entwässerung und Dispergierung eines Faserstoffes mit einer Stopfschnecke (1), die zur Bildung eines gasdichten Faserstoffpfropfens (10) geeignet ist, einer Zuführschnecke (9) und einem Disperger (2), wobei die Stopfschnecke (1) direkt mit der Zuführschnecke (9) verbunden ist und die Zuführschnecke (9) direkt vor dem Disperger (2) angeordnet ist, wobei die Zuführschnecke spezielle Krallen oder Dorne zur Aufraspelung des Faserstoffpfropfens (10) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Stopfschnecke (1) Entwässerungsöffnungen (12, 12', 12") zur Entwässerung des Faserstoffes aufweist und dass vor der Stopfschnecke (1) ein Entwässerungsaggregat (11, 11', 7) zur Vorentwässerung des Faserstoffes angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Entwässerungsaggregat zur Vorentwässerung ein Scheibenfilter (1T) ist und dass nach dem Scheibenfilter (11') unmittelbar die Stopfschnecke (1) angeordnet ist. 4/8 österreichisches Patentamt AT 507 837 B1 2010-10-15
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stopfschnecke (1) ein Stopfschneckengehäuse (13) aufweist und dass die Entwässerungsöffnungen (12) im Stopfschneckengehäuse (13) angeordnet sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Entwässerungsöffnungen (12) in dem Bereich des Stopfschneckengehäuses (13) vorgesehen sind, in dem sich im Betrieb ein Faserstoffpfropfen (10) bildet.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Stopfschnecke (12) eine Stopfschneckenhohlwelle (14) zur Abfuhr von Filtrat aufweist und dass die Entwässerungsöffnungen (12') im Hohlwellenmantel (16) angeordnet sind. Hierzu 3 Blatt Zeichnungen 5/8