DE19635293C2 - Vorrichtung zum Entwässern einer Faserstoffsuspension - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entwässern einer Faserstoffsuspension. Eine solche Vorrichtung weist eine gekrümmte Fläche, z. B. Walze auf, die von einem Siebband auf einem Teil ihres Umfanges umschlungen ist. Siebband und Mantelfläche der Walze bilden einen Einlaufspalt für die zu entwässernde Faserstoffsuspension.

WO 96/08600 beschreibt eine derartige Vorrichtung. Hierbei ist die gekrümmte Fläche als Walze ausgebildet, die Durchbrechungen in das Walzeninnere aufweist und die besaugt ist. Die Walze wird von einem weitgehend undurchlässigen Band auf einem Teil ihres Umfangs umschlossen.

Ein großer Nachteil dieser Vorrichtung besteht darin, daß sich am undurchlässigen Band beim Betrieb Fasern anhängen, die sehr schnell Faserklumpen bilden und den Betrieb der Vorrichtung erheblich stören. Um die Vorrichtung zu reinigen ist es erforderlich, die Maschine stillzusetzen und das Band abzubauen. Siehe dort insbesondere Fig. 4.

DE 41 05 803 C2 zeigt und beschreibt einen Eindicker. Dabei geht es einzig und allein um die Steigerung des Entwässerungswirkungsgrades. Die Qualität der entwässerten Stoffbahn hingegen spielt keine Rolle.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart zu gestalten, daß eine hohe Entwässerungsleistung erzielt wird, daß aber keine oder nur geringe Reinigungsprobleme auftreten.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.

Mit einer solchen Vorrichtung entstehen so gut wie keine Reinigungsprobleme bezüglich der Reinhaltung des die Walze umgebenden Bandes, da dieses im wesentlichen durchlässig ausgebildet ist und im Betrieb laufend freigespült wird. Außerdem kann es, falls erforderlich, außerhalb der Arbeitszone durch geeignete Mittel gereinigt werden. Ein weiterer Vorteil der Vorrichtung ist darin zu sehen, daß mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung sehr hohe Trockengehalte erzielt werden können, je nach den gegebenen Betriebsparametern wie Stoffart der Faserstoffsuspension, Siebspannung und Umlaufgeschwindigkeit der Walze. Der aus der Faserstoffsuspension gewonnene, mehr oder minder trockene Stoff liegt in Bahnform vor, gegebenenfalls auch in Form von Faserstoffröllchen, deren Achse beim Entstehen parallel zur Walzenachse verläuft und die einen Durchmesser von zwischen unter einem mm und mehreren mm haben können.

Bei der Erfindung wird auch das bekannte Prinzip angewandt, daß eine Relativgeschwindigkeit zwischen der Mantelfläche der Walze einerseits und dem Sieb andererseits herrscht. Das Sieb kann während des Betriebes völlig stillstehen, das heißt überhaupt keine translatorische Bewegung ausführen, sie kann aber auch mit einer variablen Geschwindigkeit (z. B. Kriechgeschwindigkeit) bewegt werden.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnungen näher erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:

Fig. 1 zeigt in einer Prinzipdarstellung eine erfindungsgemäße Vorrichtung.

Fig. 1A zeigt eine erste Abwandlung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Vorrichtung der Erfindung.

Fig. 2A zeigt eine Abwandlung der zweiten Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 3 zeigt eine dritte Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 4 zeigt eine vierte Ausführungsform der Erfindung.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 erkennt man eine Vorrichtung gemäß der Erfindung mit einer gekrümmten Fläche und einem Siebband 2, das die gekrümmte Fläche auf einem Teil ihres Umfanges umschlingt. In vorliegendem Ausführungsbeispiel ist die gekrümmte Fläche die Oberfläche einer Walze 1, die entlang ihrer gesamten Umfangsfläche eine Krümmung mit gleichem Radius R aufweist. Denkbar sind aber auch gekrümmte Flächen mit einem sich ändernden Radius, beispielsweise solche, bei denen der Radius in Richtung weg vom keilförmigen Einlaufspalt der von der gekrümmten Fläche bzw. dem Mantel der Walze 1 und dem Siebband 2 zum Zuführen einer Faserstoffsuspension gebildet wird, abnimmt. Eine solche Ausführungsform ist in Fig. 1A gezeigt. Hier läuft das Siebband 2 im Bereich der schwachen Krümmung mit Radius R₁ auf und im Bereich der starken Krümmung mit Radius R₂ wieder ab.

Eine derartige Vorrichtung kann auch leicht gereinigt werden, indem der Körper, der von den gekrümmten Flächen umschlossen wird, um 180° um den Mittelpunkt M gedreht wird. Hierdurch wird die verschmutzte Seite zur Reinigung leicht zugänglich bei nur kurzer Betriebsunterbrechung.

Bei einer Ausführungsform gemäß Fig. 1A wird die wässrige Fasersuspension vom Einlaufspalt her zunächst mäßig entwässert. Mit geringer werdendem Radius der gekrümmten Fläche wächst bei gleicher Spannung des Siebbandes 2 der Entwässerungsdruck auf die zwischen Siebband 2 und gekrümmter Fläche bzw. der Mantelfläche befindlichen Suspension. Somit können auch bei bereits teilweise entwässerter Fasersuspension noch hohe Entwässerungsleistungen erreicht werden. Gegen den keilförmigen Einlaufspalt 3 ist eine maschinenbreite Düse 4 gerichtet, die die Faserstoffsuspension dem Spalt 3 zuführt. Das Siebband 2 ist in diesem Falle ein endloses Siebband.

In vorliegendem Ausführungsbeispiel ist die Mantelfläche der Walze im wesentlichen glatt. Sie weist jedoch Elemente auf, die der Förderung der Faserstoffsuspension in Richtung des Umlaufes der Walze 1 sowie des Siebbandes 2 dienen. Diese Förderelemente sind in den nachfolgenden Figuren genauer dargestellt. Auch eine rauhe Oberfläche wäre denkbar. Ganz entscheidend bei der vorliegenden Erfindung ist, daß die gekrümmte Fläche bzw. die Mantelfläche der Walze und die Walze selbst keine Durchbrechungen aufweist. Die Entwässerung findet damit nicht in das Innere der Walze wie bei der WO 96/08600 sondern nach außen statt. Hierdurch wird sichergestellt, daß das Siebband 2 aufgrund der steten Durchströmung von Verunreinigungen weitgehend frei bleibt.

Sich auf der gekrümmten Fläche bzw. Mantelfläche der Walze 1 absetzenden Verunreinigungen können aber ohne Stillsetzen der Maschine entfernt werden, beispielsweise dadurch, daß die Verunreinigungen von der umlaufenden Walze bzw. der umlaufenden gekrümmten Fläche durch Spritzdüsen abgespritzt werden.

Die Geschwindigkeiten von Walze 1 und Siebband 2 sind derart gewählt, daß zwischen der Geschwindigkeit der Mantelfläche der Walze 1 und dem Siebband 2 ein Unterschied herrscht, und somit eine Relativgeschwindigkeit zwischen diesen beiden.

Am Ende der Umschlingungszone des Siebbandes um die Mantelfläche der Walze 1 ist eine mehr oder minder trockene Ansammlung der Fasern gebildet, die in Bahnform vorliegen kann, gegebenenfalls aber auch in Form von Faserröllchen. Die entwässerten Fasern werden durch geeignete bekannte Mittel abgenommen, beispielsweise wie dargestellt an eine Abnehmerwalze abgegeben und dort von einem Schaber abgeschabt.

Bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig. 2 ist das Siebband 2 kein endloses Band, sondern es hat zwei Enden. Die Walze 1 läuft um, während das Siebband 2 sich in Umlaufrichtung oder entgegen der Umlaufrichtung (siehe Pfeil 50) der Walze 1 nur ganz langsam bewegt. Wie man sieht, wird das Siebband dabei von einer Rolle 2.1 abgerollt und zu einer Rolle 2.2 aufgerollt. Abroll- und Aufrollvorgang erstrecken sich über längere Zeiträume.

Die Walze ist in diesem Falle mit achsparallelen Stegen 1.10 zu sehen. Diese Stege können sich über die gesamte Breite der Walze erstrecken. Sie können jedoch auch in ihrer Längsrichtung unterteilt sein, und die Teilstege können in Umfangsrichtung der Walze 1 gegeneinander versetzt sein. Die Stege 1.10 dienen als Förderorgane zum Fördern der Faserstoffsuspension, die wiederum in den Spalt 3 mit der Stoffauflaufdüse 4 eingeleitet wird. Die Stege können in radialer Richtung der Walze 1 relativ gering bemessen sein. Im vorliegenden Falle sind sie übertrieben groß dargestellt. Sie können eine radiale Erstreckung von einigen wenigen zehntel Millimetern bis zu einigen Millimetern aufweisen. Der gegenseitige Abstand der Stege 1.10 kann wenige Zentimeter betragen, aber auch einige Dezimeter. Die Hauptsache ist, daß die Stege eine Förderwirkung auf die Faserstoffsuspension ausüben.

Auf dem Siebband 2 lastet eine gewisse Zugkraft. Diese ist einstellbar. Dies gilt auch für die anderen Ausführungsformen der Erfindung.

Daß sich das Siebband 2 mit Kriechgeschwindigkeit fortbewegt, von Rolle 2.1 zur Rolle 2.2, hat den Sinn, einen möglicherweise auftretenden Siebverschleiß bei Berührung mit den Stegen 1.10 nicht immer an denselben Stellen auftretenzulassen. Der Verschleiß wirkt sich auf diese Weise über die gesamte Siebbandlänge gleichmäßig aus.

Es kann auch vorgesehen sein, anstelle des relativ flexiblen bzw. elastischen Siebbandes 2, ein starres, also noch nachgiebiges Blech, wie in Fig. 2A gezeigt, das wie das Siebband 2 mit seinen Enden 40, 41 eingespannt ist, sich aber vorzugsweise nicht bewegt, zu verwenden. Da die Entwässerung durch das Blech nach außen (siehe Pfeile) erfolgen soll, ist ein Lochblech besonders geeignet.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform bildet das Blech vom Einlaufspalt 3 weg in Umfangsrichtung der Walze einen verjüngenden Spalt. Dies hat einen höheren Entwässerungsdruck und damit eine verbesserte Entwässerung zur Folge.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist besonders interessant. Hierbei besteht der Mantel 1.1 der Walze 1 aus einem Material einer gewissen Elastizität und Kompressibilität. Er kann aus Kunststoff bestehen, zum Beispiel aus Polyurethan. Wie man sieht, weist die gekrümmte Fläche bzw. in vorliegendem Beispiel die Mantelfläche 1.2 Vertiefungen 1.3 und Erhöhungen 1.4 auf. In dieser Darstellung verläuft sie somit Wellenförmig. Sie ist vom Siebband 2 umschlossen. Die Vertiefungen 1.3 stellen ein Fördervolumen über die Stoffsuspension dar, so daß diese in Umlaufrichtung der Walze gefördert wird. Während der Förderung findet eine Entwässerung der Faserstoffsuspension durch das Siebband 2 radial nach außen statt - siehe die in radialer Richtung verlaufenden Pfeile.

Im übrigen ist die Mantelfläche 1.2 des Mantels 1.1 vorwiegend glatt.

Die Vertiefungen 1.3 und Erhöhungen 1.4 können auf verschiedene Weise erzeugt werden. So kann man beispielsweise in regelmäßigen Abständen zur Walzenachse parallele Bohrungen 1.5 vorsehen. Diese haben zur Folge, daß sich bei Betrieb die Vertiefungen 1.3 ergeben.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß man in das Mantelmaterial Körper einlegt, die ebenfalls über den Umfang des Mantels 1.1 verteilt angeordnet sind. Sie können aus Stäben bestehen, die sich über die gesamte Breite des Mantels 1.1 erstrecken. Wenn diese Körper eine andere Kompressibilität aufweisen, als das übrige Mantelmaterial, so kommt es ebenfalls zu einer Wellenform der Mantelfläche 1.2.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, in das Mantelmaterial Stränge einzubetten, die sich ebenfalls in achsparalleler Richtung strecken, und die aus Multifilamenten gebildet sind. Diese haben eine andere Kompressibilität, als das Mantelmaterial.

Schließlich können die Bohrungen 1.5 beziehungsweise in die Bohrungen eingelegte Schläuche an Druckquellen oder an Unterdruckquellen angeschlossen werden. Auf diese Weise läßt sich die Größe der Vertiefungen 1.3 verändern, ja sogar während des Betriebes der Vorrichtung.

Fig. 4 zeigt eine weitere Variante der Erfindung. In diesem Falle umfaßt die als Walze 1 ausgebildete gekrümmte Fläche eine Stützkonstruktion, die in vorliegender Ausführungsform ein zylindrischen Kern 1.6 ist. Dieser Kern kann ein Hohlzylinder oder ein Vollzylinder sein. An der Mantelfläche des Kernes 1.6 befinden sich Leisten 1.8, die radial auf der Mantelfläche stehen und an dieser beispielsweise durch Schweißen befestigt sind.

Die Stützkonstruktion bzw. der Kern 1.6 mit den Leisten 1.8 ist von einem Strumpf 1.7 umgeben. Der Strumpf besteht aus elastischem Material. Er weist eine weitgehend glatte Außenfläche auf. Er ist wasserundurchlässig. Der Strumpf 1.7 kann auf die radialen Leisten 1.8 aufgeschrumpft sein, so daß sich beim Schrumpfprozeß eine Wellenlinie ergibt. Die Zwischenräume 1.9 zwischen einander benachbarten Leisten 1.8 können aber auch unter Vakuum oder Überdruck gesetzt werden, so daß die Wellenlinie beeinflußt oder gar während des Betriebes verändert werden kann.

Claims (18)

1. Vorrichtung zum Entwässern einer Faserstoffsuspension;

• 1. 1.1 mit einer gekrümmten Fläche, die von einem durchlässigen Band (2) umschlungen ist;
• 2. 1.2 die gekrümmte Fläche ist wenigstens annähernd glatt;
• 3. 1.3 die gekrümmte Fläche ist undurchlässig;
• 4. 1.4 die gekrümmte Fläche läuft um;
• 5. 1.5 zwischen dem Band (2) und der gekrümmten Fläche herrscht eine Relativgeschwindigkeit;
• 6. 1.6 die gekrümmte Fläche weist fördernde Elemente auf.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die fördernden Elemente aus einer Vielzahl von sphärischen Dellen gebildet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die fördernden Elemente aus einer Vielzahl von sphärischen Höckern gebildet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dellen oder die Höcker gleichmäßig über die gekrümmte Fläche verteilt sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die fördernden Elemente aus Rillen gebildet sind, die sich quer zur Richtung der relativen Bewegung von Band und Fläche erstrecken.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen in Längsabschnitte unterteilt sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der fördernden Elemente eine Vielzahl von Leisten (1.10) vorgesehen sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

• 1. 8.1 die gekrümmte Fläche besteht aus elastisch verformbaren Material (1.1);
• 2. 8.2 die gekrümmte Fläche ist mit stirnseitigen Bohrungen (1.5) versehen, die sich quer zur relativen Bewegungsrichtung bis zur anderen Stirnseite erstrecken.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (1.5) aufblasbar oder evakuierbar sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

• 1. 10.1 die Vorrichtung umfaßt eine Stützkonstruktion (1.6);
• 2. 10.2 die Stützkonstruktion (1.6) ist von einem Strumpf (1.7) aus elastischem Material umgeben;
• 3. 10.3 zwischen der elastischen Verkleidung und der Stützkonstruktion sind Stützkörper (1.8) vorgesehen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenräume (1.9) zwischen jeweils einander benachbarten Stützkörpern (1.8) aufblasbar oder evakuierbar sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die gekrümmten Flächen eine Walze bilden, die mit relativ hoher Geschwindigkeit antreibbar ist, und daß das Band (2) zwei Enden aufweist und mit Kriechgeschwindigkeit von einer Abwickelrolle (2.1) abläuft und auf einer Aufwickelrolle (2.2) aufgewickelt wird, wobei dieser Vorgang reversierbar ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Band als elastisches Drahtband ausgebildet ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Band als starre, nachgiebige Fläche ausgebildet ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die starre, nachgiebige Fläche ein gekrümmtes Lochblech ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-15, dadurch gekennzeichnet, daß die gekrümmte Fläche, gemessen zu einem Mittelpunkt hin, unterschiedliche Radien in ihrem Verlauf aufweist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Radien in Richtung des Bandumlaufes abnehmen, derart, daß bei gleicher Siebspannung der Entwässerungsdruck erhöht wird.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-17, dadurch gekennzeichnet, daß Reinigungsvorrichtungen nahe der gekrümmten Fläche und/oder nahe des durchlässigen Bandes zur Entfernung von Verunreinigungen angeordnet sind.