DE2234142C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Abscheiden langer Fasern von anderen Komponenten einer fibrösen Suspension - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung, um lange Fasern von anderen Bestandteilen einer faserigen Suspension zu trennen.

Bestimmte Vorrichtungen, bekannt vom Filtern und vom Trennen, verwenden Elemente mit kalibrierten öffnungen, wie filtrierende Gewebe oder durchbohrte Platten, welche Löcher, Spalten oder ähnliches begrenzen; diese Elemente sind quer zur fließenden Suspension angeordnet Die Nachteile dieser bekannten Vorrichtungen sind folgende:

— wenn die öffnungen genügend klein sind, um die meisten Fasern zurückzugewinnen, dann sammeln sich diese schnell auf den öffnungen, und das Fiätern, das quer zu den Fasern erfolgt ist mit einer gewichtigen Zurückhaltung von feinen Teilchen und Kolloiden gemeinsam mit den Fasern verbunden; eine solche Erscheinung kann zu einer Ablagerung führen und erzeugt auf jede Weise wichtige Leistungsverluste;

— wenn im Gegensatz dazu die öffnungen größer sind, dann entgeht eine große Anzahl langer Fasern dem Herausfischen.

Um mit diesen bekannten Vorrichtungen eine größere Trennschärfe zu erzielen, muß man die

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Suspension, die feine Teilchen und Kolloide enthält beträchtlich verdünnen, aber dann ist die Leistung der Vorrichtung schwach, sowohl betreffs der Menge der wiedergewonnenen langen Fasern je Zeit- und Oberflächeneinheit als auch betreffs der aufgewendeten Energie.

Außerdem sind die zurückgewonnenen Fasern miteinander vermengt und fest am Filterkörper angeheftet, so daß es besonders schwierig ist, sie davon zu lösen.

Das Verfahren gemäß der Erfindung vermeidet diese Nachteile und erlaubt gleichzeitig eine leichte, schnelle und automatische Entnahme der langen Fasern in dem Maße, in dem sie abgefangen werden.

Gemäß der Erfindung besteht das Verfahren in folgenden Merkmalen:

Eintauchen von relativ feinen Nadeln in die Suspension, wobei der Durchmesser der Nadeln viel kleiner ist als die Länge der zurückzuhaltenden Fasern,

Bewirken einer Relativbewegung zwischen der Suspension und den Nadeln, damit die langen Fasern an diesen letzteren hängen bleiben,
Herausführen der Nadeln aus der Suspension und Herausgleitenlassen der zurückgehaltenen Fasern entlang den Nadeln, damit sie an deren Ende abfallen.

Die vorliegende Erfindung hat auch eine Vorrichtung zum Gegenstand, die nach diesem Verfahren arbeitet und zu diesem Zweck wenigstens einen beweglichen Träger umfaßt, der auf einem Teil seines Weges, in einem mit Suspension angefüllten Bereich zirkuliert und auf dem übrigen Teil seines Weges in Richtung auf einen Behälter für die langen Fasern zirkuliert wobei dieser bewegliche Träger mit herausragenden Nadeln versehen ist

Diese Vorrichtung kann auch wenigstens eine Verteilungsdüse für flüssige, unter Druck gehaltene Fluden besitzen, die, auf dem Wege des beweglichen Trägers, auf den lange Fasern enthaltenden Behälter gerichtet ist

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist der Bereich, der die Flüssigkeit enthält mit einem Bottich ausgestattet dessen zwei Wände parallel zu und in Abstand von dem eintauchenden Teil des beweglichen Trägers stehen, während die zwei anderen Wände nahe an den Rändern dieses Teiles liegen, um einen Kanal für die Bewegung der Suspension und für den Vorbeimarsch der Nadeln zu begrenzen; dieser so Kanal wird an einem Ende gespeist von einer Transportvorrichtung, die an dem Bottich über dem Niveau einer Abbiegung an dem anderen Ende zwecks Abführung der behandelten Suspension vorgesehen ist

Der Behälter für lange Fasern ist ein Element mit kalibrierten öffnungen, beispielsweise ein Filtertuch oder eine perforierte Platte, die senkrecht zu dem Platz liegt wo sich die Spitzen der Nadeln des Teiles des beweglichen, vom Behälter kommenden Trägers, auf einem Niveau bewegen, das unterhalb desjenigen der Füße dieser Nadeln und in dem Wirkungsraum des oder der Verteilungsdüsen für unter Druck gehaltene Fluden liegt

Die Zeichnungen zeigen:

F i g. 1 einen teilweise schematischen Sichnitt der eine erste Ausführungsart des Verfahrens gemäß der Erfindung erläutert

Fig.2 einen teilweisen Aufriß gemäß der Linie H-Il

der Fig. 1,

F i g. 3 eine analoge Ansicht zu F i g. 1, die eine zweite Ausführungsart des Verfahrens erläutert,

Fig.4 eine schematische Ansicht die eine erste Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung darstellt

F i g. 5 ein analoges Schema zu F i g. 4, das eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung zeigt und

Fig.6 ein Schema entsprechend demjenigen der F i g. 4, als dritte Ausführungsform der Vorrichtung.

Die zu behandelnde Suspension enthält im allgemeinen in einer Flüssigkeit Fasern verschiedener Länge vermischt mit feinen Teilchen und mit kolloidalen Teilchen. Es handelt sich darum, in dieser nicht verdünnten Suspension diejenigen Fasern auszuscheiden weiche eine zur Wiederverwendung geeignete Länge haben.

Wie sich eindeutig aus F i g. 1 ergibt fließt die Suspension im Sinn des Pfeiles Fzwischen zwei Wänden 1 und 2, von denen eine mit Nadeln 3 besetzt ist, die sich quer zur Fließrichtung fast bis zur gegenüberliegenden Wand erstrecken.

Diese Nadeln 13 sind dazu bestimmt die Fasern, die durch die strömende Suspension hindurchbewegt werden, aufzufangen und festzuhalten. Sie müssen also ausreichend fein und lang sein, damit die Fasern, welche eine Länge oberhalb einer bestimmten Grenze haben, sie überlagern können und sich dort in diesem Zustand festhalten; übrigens muß die Verteilung dieser Nadeln in Anordnung und Abständen sorgfältig gewählt werden, damit alle Fasern, die einer Nadel entgleiten, durch eine der folgenden Nadeln abgefangen werden können, und zwar in der oben angegebenen Weise.

Wenn es sich z. B. darum handelt alle Fasern, die eine Länge über 1 mm besitzen, zurückzuhalten, so können die Nadeln einen Durchmesser von 0,2 mm und eine Länge von 28 mm haben; außerdem können die Nadeln einer selben Etage voneinander einen Abstand von 1,5 mm haben und können die aufeinander folgenden Etagen voneinander um 2 mm entfernt sein; die Nadeln einer Etage können vorzugsweise nach einer Fünf-Punkte-Anordnung gegenüber den Nadeln der benachbarten Etage angeordnet sein; vergleiche F i g. 2, wobei unter Fünf-Punkte-Anordnung eine Versetzung der Nadeln jeder Etage gegenüber den Nadeln der nächsten Etage zu verstehen sein kann.

Es liegen also zwei wesentlichen Phasen des Verfahrens vor, welche erstens darin bestehen, in die Suspension Nadeln von verhältnismäßiger Feinheit einzutauchen, deren Durchmesser viel kleiner sind als die Länge der zurückzuhaltenden und anzusammelnden Fasern, und zweitens darin, eine Relativbewegung zwischen der Suspension und dem Nadeln zu erzeugen, damit die langen Fasern, die auf gleiche Weise bewegt werden, von den Nadeln aufgefangen werden, die Nadeln umschlingen und auf diese Art zurückgehalten werden.

Es genügt nicht daß nur die beiden genannten Phasen ausgeführt werden; es ist darüber hinaus notwendig, daß die aufgefangenen und zurückgehaltenen Fasern in notwendigem Maße herausgezogen werden. Aus diesem Grunde besteht das Verfahren auch darin, die Nadeln aus der Suspension herausgehen zu lassen und die Fasern an ihnen entlanggleiten zu lassen, so daß sie an das Ende der Nadeln gelangen.

Aus diesem Grunde sollen die Nadeln mit ihrem Fuß auf einer Wand 2 befestigt sein und sollen ihre gegenüberliegenden Enden frei sein; das Ende kann

infolgedessen nicht selbst fest an der Wand 1 sein sondern endet in der Nähe dieser Wand.

Ferner müssen die Nadeln aus einem Material hergestellt werden, das starr genug ist, daß sie sich nicht unter Wirkung der in Bewegung befindlichen Suspension verformen, deren Stöße nicht allein auf ihren Querschnitt sondern auch auf die Fasern wirken, welche die Nadeln belasten, oder in jedem Fall dürfen sie sich nur um einen geringen Wert verformen, der mit der Bemessung der Vorrichtung vereinbar ist.

Wie F i g. 1 zeigt, können die Nadeln 3 senkrecht zur Wand 2 stehen. Sie können aber auch, wie aus F i g. 3 hervorgeht, gegenüber dieser Wand geneigt sein und zwar derart, daß ihre Spitze 3a vom Fuß 3b aus stromaufwärts gerichtet ist, bezogen auf die Relativgeschwindigkeit K zwischen Suspension und dieser Wand, wobei diese Geschwindigkeit resultiert entweder aus der Strömung der Suspension entlang der festen Wand oder aus der Verschiebung der Wand in einer stationären Suspension oder auch in der Strömung der Suspension entlang einer beweglichen Wand. Der Winkel a der Neigung der Nadeln gegenüber der Wand kann zwischen 30 und 90° betragen.

Bei der Strömung rufen verschiedene Gradienten der FlUssigkeitsgeschwindigkeit eine Rotation der in der Suspension befindlichen Fasern hervor. Wenn eine Faser im Laufe ihrer Bewegungen einer starren Nadel begegnet, hat sie die Tendenz sich dort festzuhalten, indem sie rittlings auf der Nadel sitzt Die so erhaltene Lage ist um soviel wirksamer und dauerhafter als der Durchmesser der Nadel kleiner ist im Verhältnis zur Länge der Faser und als diese Faser biegsam ist Es ist wichtig festzustellen, daß die durch die Nadeln zurückgehaltenen Fasern von der Flüssigkeit gewaschen werden und auf diese Weise von feinen Teilchen, die sie begleiten, getrennt werden.

Außerdem ist zu bemerken, daß die strömende Flüssigkeit bei einer Neigung der Nadeln gemäß F i g. 3 eine Verschiebung dieser Fasern entlang den Nadeln bewirkt, um sie in Richtung auf die Nadelfüße anzusammeln und somit die Nadeln ständig zu reinigen, so daß ihre Wirksamkeit gegenüber den langen Fasern erhalten bleibt und das Auftreten von Ansammlungen anderer Suspensions-Komponenten verhütet

Die Beseitigung der von den Nadeln zurückgehaltenen Fasern kann periodisch vorgenommen werden, wenn die Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens fest steht Sie kann aber auch kontinuierlich erfolgen, wenn die Vorrichtung beweglich ist, wie sich aus verschiedenen weiter unten beschriebenen Ausführungsbeispielen ergibt

Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung nach F i g. 4 werden die Nadeln 3 von zwei biegsamen endlosen Bändern 4 und 5 getragen, die über je drei Rollen 6—8 und 9—11 gelegt sind. Eine der Rollen (bspw. 6 für das Band 4 und 9 für das Band 5) ist so angetrieben, daß das entsprechende Band im Sinne des Pfeiles Fl umläuft, und wenigstens eine dieser Rollen steht unter der Wirkung einer Spannvorrichtung. Übrigens sind die Rollen 6 und 9 bzw. 7 und 10 so einstellbar, daß die Teile 4a und 5a der Bänder zwischen ihnen etwas parallel verlaufen und daß die Spitzen der Nadeln dieser Bandteile einen geringen Abstand voneinander haben.

Die Teile 4a und 5a, die bewegliche Träger für die Nadeln bildea stellen zwei einander gegenüberliegende Wände einer Umfassungseinrichtung dar, in welcher die Suspension strömt bspw. im gleichen Sinn, wie die Nadeln vorbei defilieren (Pfeile Fund Fl); im letzterer Fall muß die Strömungsgeschwindigkeit der Suspension größer als die Geschwindigkeit der vorbeilaufender Bänder sein; die beiden anderen Wände der Umfassung können durch feste Wandteile gebildet werden, die sich in der Nähe der Ränder der Bandteile 4a und Si befinden. An einem der Enden der Umfassung, die durch die Bandteile 4a und 5a gebildet werden, wird die Suspension durch eine Rinne 12 zugeführt, während die

ίο Suspension, aus der die langen Fasern ausgesondert sind, am gegenüberliegenden Ende durch Abweiser 13 zu einem Auslaufkrümmer geführt wird.

In Blickrichtung der Bandteile 4b und 5b der Bänder A und 5 sind Siebe 14 und 15 angeordnet, welche die

is Fasern aufnehmen sollen, die durch die Nadeln 3 irr Behandlungsbereich aufgenommen sind und welche Neigung haben sich durch einfaches Gleiten den Nadelr wieder zu entziehen, und zwar aufgrund ihrer Schwere und der Zentrifugalkraft in den Biegungen der Bändel beiden Rollen7und8bzw. 10und 11.

Um die Reinigung der Nadeln zu vollenden hat die Vorrichtung auch Rinnen 16 und 17 zur Zuteilung einei unter Druck stehenden Flüssigkeit, wie bspw. Wasser diese Rinnen sind auf die Nadelteppiche gerichtet, unc zwar tangential zu den Walzen 8 und 11 und in Richtung auf die Siebe 14 und 15, die bis zu diesen Steller verlängert sind. Die unter Druck verteilte Flüssigkeil ruft ein Weitergleiten der zwischen den Nadelr sitzenden Fasern hervor, und zwar entlang diese!

Nadeln bis zu ihren Enden, von wo sie auf die Siebe \A und 15 fallen; die auf diese Weise von den Nadelr getrennten Fasern sammeln sich auf diesen Sieben während das Wasser unter den Sieben in mil Entleerungsöffnungen versehenen Kästen 18 und Ii gesammelt wird.

Die von den Teilen 4c und 5c der Bänder getragener Nadeln, die zwischen den Rollen 8, 6 und 10, 9 liegen sind frei von Fasern und vollständig gereinigt, so daß sie in den Behandlungsbereich 4a, 5a in einem Zustanc gelangen, in dem sie vollkommen geeignet sind, Fasen der Suspension aufzufangen. Außerdem werden die aul den Sieben 14 und 15 gesammelten Fasern unter der bestmöglichen Verhältnissen gewaschen und könner einer neuen Verwendung zugeführt werden.

Gemäß der zweiten Ausführungsform nach Fig.ί besitzt die Vorrichtung nur ein einziges durchlaufende; biegsames Band 20, das einen Nadelteppich 3 trägt unc auf zwei Rollen 21 und 22 angeordnet ist, deren eine angetrieben ist Dieses Band taucht mit seinem unterer Teil in einen Bottich 23 ein, dessen gegenüberliegende Seiten und dessen Boden entsprechenden Abstand vor den Spitzen der Nadeln 3 haben, wobei die seitlicher Wände des besagten Behälters sehr nah an den Rändert des Bandes angeordnet sind.

Die Wand des Bottichs 23, die parallel zurr abwärtslaufenden Teil 20a des Bandes verläuft, wird vor einer Zuführvorrichtung 24 überragt, welcher die zi behandelnde Suspension zugeteilt wird; gegenüber isi die Wand des Bottichs, die parallel zum aufsteigender Ast 206 des Bandes verläuft, verlängert durch eine Abbiegung 25, die in einem Niveau unterhalb derjenige! der Zuführvorrichtung 24 angeordnet ist; diese beider Wände des Bottichs und das Band 20 bilden einer Behandhingsbereich 28, der die Form eines U-fönnif gekrümmten Kanals hat Die Suspension zirkuliert alsc in diesem Kanal 28 von der Vorrichtung 24 bis zu dei Abbiegung 25, und die beweglichen Nadeln 3 nehmei also bei ihrem Durchgang durch diese Suspension die

langen Fasern bereits mit.

Diese Vorrichtung gemäß F i g. 5 besitzt, ebenso wie im vorhergehenden Fall, eine Verteilerrinne 16 für unter Druck stehende Flüssigkeit, ein Sieb 14 zum Sammeln von langen Fasern und ein Becken 18 zur Entleerung der Flüssigkeit. Bei dieser Ausführung nach F i g. 5 sind jedoch die Rinne, das Sieb und das Becken im aufsteigenden Teil des Bandes 20 angeordnet und der Nadelteppich 3 in der Nachbarschaft der oberen Rolle 22.

Bei der dritten in F i g. 6 schematisch dargestellten Ausführungsform besteht der bewegliche Träger der Nadeln 3 nicht mehr in einem endlosen biegsamen Band sondern in einer sich drehenden Scheibe 26. in diesem Fall taucht die Scheibe mit ihrem unteren Teil in den Bottich 27 ein, dessen eine Seitenwand 27a, überragt von der Zuführvorrichtung 24, sehr nahe an den Nadelspitzen angeordnet ist, während seine andere Seitenwand 27b, verlängert um die Abbiegung 25, weit mehr von der Scheibe 26 abgedrückt ist, in gleicher Weise übrigens wie der versenkte Boden 27r dieses Bottichs, um den Auslauf der Suspension nach ihrem Durchgang zwischen den Nadeln zu ermöglichen. Der obere Teil der Scheibe 26 und die entsprechenden

Nadeln arbeiten, ebenso wie im vorhergehenden Fall zusammen mit einer Rinne 16, einem Sieb 14 und einem Becken 18. Um aber die Herausnahme der durch die Nadeln zurückgehaltenen Fasern zu erleichtern, ist es wünschenswert, daß diese letzteren mit der Spitze nach unten geneigt sind, und zwar wenigstens in der Zwischenzone der Rinne 16; zu diesem Zweck kann die Rotationsachse der Scheibe 26, falls gewünscht geneigt sein, wobei die auch von der Scheibe getragenen Nadeln 3, dann parallel zu dieser Achse sind, oder wobei auch die Rotationsachse horizontal sein kann, während die Nadeln dann gegenüber der Scheibe geneigt sind, wobei ihre Spitze zur Achse hin gerichtet ist.

Das Verfahren und die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung können in allen Fällen angewendet werden, wo die Abtrennung der langen Fasern einer fibrösen Suspension gegenüber anderen Komponenten in einer wirksamen und preiswerten Weise erzielt werden soll.

Interessante Anwendungen können in der Behandlung der Ausflüsse aus Papiermühlen, sowie auch in der Teilung bzw. Trennung von auf Altpapier-Basis erfolgten Zubereitungen bestehen, die teilweise wieder verwendet werden sollen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (15)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Trennen langer Fasern aus einer faserigen Suspension von anderen Komponenten, dadurch gekennzeichnet, daß es aus folgenden Merkmalen besteht:

a) Eintauchen von relativ feinen Nadeln in die Suspension, wobei der Durchmesser der Nadeln viel kleiner ist als die Länge der zurückzuhaltenden Fasern,

b) Bewirken einer Relativbewegung zwischen der Suspension und den Nadeln, damit die langen Fasern an diesen letzteren hängen bleiben,

c) Herausführen der Nadeln aus der Suspension und Herausgleitenlassen der zurückgehaltenen Fasere entlang den Nadeln, damit sie an deren Ende abfallen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die zurückgehaltenen Fasern gleiten läßt, indem man die Nadeln nach unten richtet

3. Verfahren nach dem Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die zurückgehaltenen Fasern dadurch gleiten läßt, daß man auf die Nadeln eine unter Druck stehende Flüssigkeit in Richtung auf das freie Ende der Nadeln richtet

4. Vorrichtung zur Verwirklichung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie wenigstens einen beweglichen Träger hat, der auf einem Teil seines Weges in einem mit Suspension angefüllten Bereich zirkuliert und auf dem anderen Teil seines Weges in Richtung auf einen Behälter für die langen Fasern zirkuliert wobei diese beweglichen Träger mit herausragenden Nadeln, versehen sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß sie wenigstens eine Verteilungsrinne für Druckflüssigkeit aufweist, die in Richtung auf den Aufnahmebehälter für lange Fasern auf dem Weg des beweglichen Trägers gerichtet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadeln in Form von fünf Punkten, wie sie bei der Fünf eines Würfels auftreten, auf dem beweglichen Träger angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet daß die Nadeln mit ihrem Fuß auf dem beweglichen Träger befestigt sind, während ihr anderes Ende frei ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadeln senkrecht auf dem beweglichen Träger stehen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadeln derart geneigt sind, daß ihre Spitze aufwärts gerichtet ist d. h. gegen die Strömung, wenn man die Relativgeschwindigkeit zwischen der Suspension und dem beweglichen Träger betrachtet.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Träger ein endloses Band ist, das in dem selben Sinne umläuft.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Träger eine sich drehende Scheibe ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch

gekennzeichnet daß der die Suspension enthaltende Bereich durch einen Bottich gebildet wird, dessen beide Seitenwände parallel zu und in Abstand von dem eingetauchten Teil des beweglichen Trägers angeordnet sind, weiterhin daß die beiden anderen Wände nahezu an den Rändern dieses Teils angeordnet sind, um einen Kanal für die Zirkulation der Suspension und für den Vorbeimarsch der Nadel zu begrenzen, wobei dieser Kanal an einem Ende von einer Transportvorrichtung gespeist wird, die oberhalb des Niveaus einer Abbiegung (25) an dem anderen Ende zwecks Abführung der behandelten Suspension vorgesehen ist

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet daß der die Suspension enthaltende Bereich durch die Teile begrenzt ist welche die beiden beweglichen Träger bilden und sich gegenüberstehen, und ferner durch die beiden nahe den Ränder dieser Teile liegenden Wände, wobei dieser Bereich für die Zuführung und Abführung der Suspension an seinen beiden Enden offen ist

14. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet daß der die Suspension enthaltende Bereich ein Bottich in Form eines zylindrischen Sektors ist der zentrisch zur sich drehenden Scheibe liegt

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 14, dadurch gekennzeichnet daß der Behälter für lange Fasern ein Element mit kalibrierten öffnungen ist das senkrecht zu dem Platz steht wo die Spitzen der Nadeln desjenigen Teils des beweglichen Trägers, der aus der Umfassung kommt, sich auf einem Niveau bewegen, das unterhalb desjenigen der Füße dieser Nadeln und innerhalb des Wirkungsraumes des oder der Rinnen zur Verteilung von Druckflüssigkeit liegt