DE2616643A1 - Verfahren und vorrichtung zum entwaessern von bewegten suspensionen - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum entwaessern von bewegten suspensionenInfo
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Description
15. April 1976
A 99 76 Be/De
Firma KAMIr AKTIEBOLAG, Verkstadsgatan 10, S 651 01
Karlstad 1, Schweden
Verfahren und Vorrichtung zum Entwässern von bewegten Suspensionen
Die Erfindung "bezieht sich auf die Eindickung von "bewegten
Suspensionen. Die Suspension kann prinzipiell aus irgendeinem in Flüssigkeit suspendiertem Material "bestehen, z.B.
aus einem Fasern enthaltenden Zellulosematerial in Wasser oder in einer für die Behandlung geeigneten Flüssigkeit.
Das Eindicken von Suspensionen ist in der Industrie ein häufig auftretender Vorgang, und zwar ein Vorgang, der oft
Probleme aufwirft, insbesondere dann, wenn die Teilchen
klein sind und wenn sie faserförmig sind, so daß sie eine Faserstruktur bilden, welche die Neigung hat, sich in Bündeln
zusammenzulegen und eine Ansammlung zu bilden, und zwar insbesondere dann, wenn zwischen Fasern und Flüssigkeit
eine Relativbewegung auftritt. Probleme treten insbesondere während der Absiebung von Flüssigkeit durch verhältnismäßig
— Ti —
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kleine Öffnungen auf, z.B. kreisförmige Öffnungen oder Schlitze, da diese die Neigung haben, durch Fasermaterial
blockiert zu werden, so daß die Wirkung der Entwässerung sehr stark abnimmt. Es ist deshalb in den meisten Fällen
erforderlich, für eine Reinigung der Siebgitter in irgendeiner Weise Sorge zu tragen. Dies kann auf mechanischem
Wege mit Hilfe einer Schabevorrichtung oder einem Abstreichmesser oder auch mit Hilfe einer sogenannten Rückspülung erfolgen,
d.h. einer Rückströmung eines Teiles des Filtrates durch die Öffnungen, wodurch mögliche Teilchen oder Fasern,
die sich in den Löchern festgesetzt haben, gelöst werden. Eine solche Rückströmung von Flüssigkeit kann in gleichmäßigen
Zwischenräumen erfolgen oder auch mit Hilfe einer Druckregulierung gesteuert werden, so daß eine Rückströmung
stattfindet, wenn die Druckabnahme über beispielsweise einer Siebplatte über einen im voraus festgelegten Wert
zugenommen hat.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das oben genannte Problem in einfacher Weise zu lösen, und zwar mit einer
Vorrichtung, die selbst eine neue Konstruktion darstellt und die die Probleme der Entwässerung einer Suspension durch
eine Siebplatte in wirksamer Weise löst, wobei auch eine wirksame Reinigung der Siebplatte vorgesehen ist.
Es ist bereits bekannt, mit Hilfe einer Relativbewegung
zwischen Siebplatte und Suspension eine gewisse Reinigung der Siebplattenöffnungen zu erreichen, und zwar zur
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ORIGINAL INSPECTED
_y_ 261G o4
gleichen Zeit wie dies manchmal notwendig ist, um die Siebplatte sozusagen in Berührung mit neuer Suspension
zu bringen, insbesondere dann, wenn die Suspension eine verhältnismäßig hohe Konzentration hat, z.B. Zellulosebrei
mit einer Konzentration von etwa 10% Feststoffteilchen. Eine solche Vorrichtung ist in der schwedischen Patentschrift
Nr. 306 876 gezeigt, die der deutschen Patentschrift Nr. 1 761 339 entspricht. Hier wird angenommen,
daß sich die Siebflächen jeweils zu gewissen Zeitspannen gegen die Strömungsrichtung des Zellstoffbreies bewegen.
Eine ähnliche Vorrichtung ist in der deutschen Patentschrift 1 767 805 gezeigt, wo aber die Siebfläche stillsteht und
die Breisuspension in Unterbrechungen zugeführt wird und wobei eine gewisse Reinigung der Siebflächen durch Rückführung
des Extraktes durch die Sieböffnungen während der Relativbewegung zwischen Brei und Sieb erreicht wird. Die
beiden genannten Vorrichtungen sind im wesentlichen dazu ;
bestimmt, Brei zu waschen, während die vorliegende Erfindung im wesentlichen das Ziel verfolgt, Brei zu entwässern.
Es ist aber natürlich auch möglich, mit Hilfe geeigneter zusätzlicher Vorrichtungen, Flüssigkeit zuzusetzen, um einen
Strom von Waschflüssigkeit zu erhalten, der in Bezug auf den Suspensionsstrom quer fließt, wodurch die Suspensionsflüssigkeit durch die Sieböffnungen ersetzt wird. Keine der
genannten Waschvorrichtungen oder anderer bekannter Vorrichtungen zur Entwässerung von Suspensionen zeigt aber
die besonderen Charakteristiken, die für die vorliegende
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Erfindung typisch sind, wodurch, insgesamt ein neues
und sehr wirksames Verfahren zum Entwässern von Suspensionen ermöglicht wird. Die erfindungsgemäßen Merkmale zur Lösung
der Aufgabe ergeben sich aus den Patentansprüchen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der Zeichnung
ist mit 1 ein zylindrisches Gehäuse bezeichnet, das an einem Ende mit einem Rohrkrümmer 2 verbunden werden kann.
Innerhalb des Gehäuses ist ein konzentrisch angeordneter Lagerkörper 4 vorgesehen, der einen Innenraum 20 aufweist.
Dieser Körper 4 ist an dem Gehäuse 1 mit Hilfe von Armen 5 und 6 befestigt. Vorzugsweise werden zwei Arme verwendet,
von denen einer einen hohlen Teil 21 aufweisen sollte, der mit dem Kaum 20 des Lagerkörpers und auch mit der öffnung
22 verbunden ist, die durch die Wand des Gehäuses 1 nach außen führt. Die Öffnung 22 ist ferner mittels der angedeuteten
Leitung 23 mit einem nicht dargestellten liltrattank verbunden. Die Leitung 25 ist außerdem mit einer Vorrichtung
versehen, die einen geeigneten Druckwiderstand erzeugt, und mit einem Mengenregulator, der ebenfalls nicht
dargestellt ist. Der Lagerkörper hat an der Stelle, wo die Arme 5 und 6 befestigt sind, ein geeignetes Lager 24 für
einen Schaft 11, so daß dieser sich in axialer Richtung bewegen und sich drehen kann, wie es unten beschrieben ist.
Außerhalb dem Lagerkörper 4 kann sich ein Siebkörper 7 bewegen, der aus einer Siebplatte 8 besteht, die koaxial
zylinderförmig angeordnet ist und mit Löchern oder Schlitzen
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versehen ist· Die zylindrische Siebplatte ist an dem Ende, welches bei der Bewegung in Richtung der Suspensionsströmung
das vordere Ende ist, mit einem abschließenden Deckel 9 versehen, während das andere Ende mit einer geeigneten
Dichtung 10 versehen ist, welche gegen den Lagerkörper 4-abdichtet, jedoch auf diesem beweglich ist. In dem Deckel
9 ist zentrisch der Schaft 11 befestigt, welcher sich durch das Gehäuse 1 hindurch erstreckt. Der Schaft 11 ist abdichtend
in einem Armkreuz 3 innerhalb des Gehäuses 1 gehalten, und zwar mit Hilfe des Lagers 12, welches eine Drehbewegung
und eine Hin- und Herbewegung des Schaftes zuläßt. Am anderen Ende des Schaftes an dem Krümmer 2 ist ein ähnliches
Lager 13 oder eine Dichtung vorgesehen, außerhalb welcher der Schaft an einem doppelt wirkenden hydraulischen
Zylinder 14- befestigt ist, welcher die Hin- und Herbewegung
des Schaftes und des Siebkörpers 7 bewirken soll. Der Siebkörper 7 ist auch mit flügelförmigen Rippen 15 versehen,
die verdreht oder unter einem Winkel verlaufen, so daß während der Relativbewegung zwischen Siebkörper und Suspension
Kräfte erzeugt werden, welche den Siebkörper um seinen Schaft zu drehen suchen. Der Siebkörper 7 ist an dem Deckel
9 mit einer Vorrichtung 16 versehen, welche dazu bestimmt ist, eine gewisse Turbulenz in der Suspension zu erzeugen,
wenn sich der Siebkörper gegen die Richtung der Suspensionsströmung bewegt, wie es weiter unten beschrieben ist.
Die Vorrichtung arbeitet in folgender Veise: die Suspension,
die eingedeckt werden soll und beispielsweise aus Zellulose-
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"brei "besteht, soll im Anschluß an einen Blastank oder einen
Speichertank von beispielsweise 2 bis 6% auf 8 bis 12%
eingedickt werden. Die Suspension erreicht die Vorrichtung, wie es mit dem Pfeil 17 angedeutet ist, und es wird angenommen,
daß sie gleichmäßig zu dem Krümmer 2 fließt und von hier in das Gehäuse 1 eintritt, wo sie um die Arme 5
und 6, den Lagerkörper 4- und den Siebkörper 7 verteilt wird und ferner weiter durch die Vorrichtung und aus der Vorrichtung
heraus bewegt wird, wie es mit dem Pfeil 18 gezeigt ist. Der hydraulische Zylinder 14 bewirkt von einer
Ausgangslage eine Bewegung des Schaftes 11 und des Siebkörpers 7 in Richtung der Breiströmung über eine verhältnismäßig
kurze Distanz, die als Hub bezeichnet werdenjkann, und
zwar in der Größe von beispielsweise 0 bis 100cm, vorzugsweise 20 bis 50cm. Dieser Hub erfolgt annähernd mit der
gleichen Geschwindigkeit wie die Suspension, worauf der hydraulische Zylinder 14 eine schnelle Rückbewegung des
Schaftes und des Siebkörpers zurück in die Ausgangslage bewirkt. Der Hub kann zweckmäßig etwa die halbe Sieblänge
betragen. Der hydraulische Zylinder 14 kann zweckmäßig so gesteuert werden, daß der Siebkörper vor der schnellen
Rückbewegung angehalten wird oder einen Augenblick wartet und dann erneut startet, wenn die Druckdifferenz über dem
Sieb infolge einer Abnahme der Durchströmung aufgrund der Suspensionsteilchen einen gewissen Wert erreicht hat· Während
des Betriebes werden der Siebkörperraum 19 und der
Lagerkörperraum 20 und auch der Raum 21 in einem oder mehreren der Arme 6 mit Flüssigkeit gefüllt. Flüssigkeit,
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welche durch die Siebplatte 8 dringt, fließt in einem ununterbrochenen Strom durch die Räume 19*20 und 21 und
heraus durch die öffnung 22 und die Leitung 23 zu einem
geeigneten Sammeltank. Wenn der Siebkörper 7 sich mit der Geschwindigkeit der Suspension in seine Endlage "bewegt hat,
wird er durch den Zylinder 14- schnell zurückgetrieben , wodurch der Sie"bkörperraum 19 in seinem Volumen verringert
wird, und es erfolgt die für die Erfindung typische automatische Rückströmung oder Rückspülung der öffnungen in der
Siebplatte 8, und zwar zur gleichen Zeit, wie sich der Flüssigkeitsstrom durch die Leitung 23 hinaus ununterbrochen
fortsetzt. Die Geschwindigkeit des Siebkörpers 7 und die extrahierte Menge sollte so reguliert werden, daß die Yolumenabnahme
des Raumes 19 pro Zeiteinheit größer gehalten wird als die Flüssigkeitsmenge, die pro Zeiteinheit durch die
öffnung 22 und die Leitung 23 ausfließt. Mit Hilfe einer
geeigneten Regulierung werden die vorteilhaftesten optimalen Werte in einfacher Weise für verschiedene Suspensionen mit
verschiedenen Entwässerungseigenschaften eingestellt werden.
Während der folgenden verhältnismäßig langsamen Bewegung in Richtung der Suspensionsstromung wird die Suspension
auch durch die Siebplatte 8 entwässert, die dann von eventuell festsitzenden Pasern oder dergleichen gereinigt
worden ist. Diese Fasern sind dann von der Siebplatte teilweise durch die Bewegung und teilweise durch die Rückspülung
durch die Platte gelöst worden.
β 0 9 8 A Λ / Π -j 0 0 - 8 -
Mehrere Siebkörper können zweckmäßig in Reihe miteinander
gekuppelt sein, wenn mehrere Gehäuse zusammengesetzt werden und der Schaft 11 in geeigneter Weise verlängert wird,
a"ber z.B. einen gemeinsamen Antrieb 14 "behält. Wenn angenommen
wird, daß die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung nach aufwärts verlängert wird, kann das Lager 12
in dem nächsten Lagerkörper angeordnet werden, das eine zu dem Lager 24 entsprechendes Lager trägt. Der Schaft, der
zusammengeschraubt sein kann oder sonst irgendwie zusammengekoppelt sein kann, wird in radialer Richtung mit Hilfe
dieses Lagers 24 gehalten. Hinter dem zuletzt angeordneten Gehäuse kann die Vorrichtung zweckmäßig mit einem Krümmer
wie dem Krümmer 2 enden. Durch eine solche Zusammenkupplung kann eine gewünschte Eindickung von Sie"bkörper zu Siebkörper
stufenweise stattfinden, so daß die am Ende "bei 18 austretende Suspension die gewünschte Konzentration besitzt.
Hierbei tritt die Flüssigkeit durch die öffnungen 22 und Leitungen 23 aus und kann in geeigneter Weise beschränkt
werden und in der Menge getrennt reguliert werden, um über die Siebenfachen den Druckabfall und die Verteilung der
Extraktmengen zu erreichen, die für die Entwässerung am besten geeignet sind.
Während der Bewegung des Siebkörpers in Richtung der Suspensionsströmung
erfolgt keine erwähnenswerte Relativbewegung zwischen dem Siebkörper und der Suspension, jedoch wird
der Siebkörper während der entgegengesetzten Bewegung, die
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verhältnismäßig schnell ist, durch die Flügel 15 einer
Drehkraft unterworfen. Diese Drehung hat zusammen mit der axialen Bewegung relativ zur Suspension auch einen reinigenden
Einfluß auf die Sieblöcher. Die Drehung kann z.B. jedes Mal eine Eindrittel-Zweidritteldrehung ausführen. Während
der schnellen Bewegung wird ferner an dem Siebkörpergehäuse 9 um die Kante 16 eine Turbulenz erzeugt. Diese Turbulenz
hat einen positiven Einfluß in der Weise, daß sie nach jeder Entwässerungsstufe den Brei vermischt, so daß es möglich ist,
insbesondere dann, wenn mehrere Siebkörper in Reihe zusammengeschaltet sind, zu erreichen, daß der Brei zwischen den
Siebkörpem gemischt wird, so daß in einer folgenden Entwässerung ein anderer Teil der Suspension in größter Nähe
zum Siebkörper liegt. Auf diese Weise wird ein vorteilhaftes Konzentrationsprofil durch die Vorrichtung erreicht. An dem
Deckel 9 kann die kreisförmige Kante 16, wie es in der Figur dargestellt ist, mit einer schmalen Kante ausgebildet sein,
oder es kann mittels einer nach oben und nach unten gerichteten Form des Deckelumfanges eine Art Zahnung erreicht
werden, die zusätzlich zu der Turbulenz, welche durch den Sog hinter dem Siebkörper erzeugt wird, auch eine zusätzliche
Verschneidung oder Mischung der Suspension bewirkt.
Die erfindungsgemaße Vorrichtung hat viele Vorteile, von
denen einige folgendermaßen zusammengefaßt werden können: der Filtratstrom ist kontinuierlich, und es sind keine
Drucktanks für eine Rückspülflüssigkeit erforderlich. Außerdem sind für die Rückspülung keine Pumpen, Ventile oder
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Leitungen notwendig. Die Druckverteilung innerhalb eines
zylindrischen Siebkörpers ist nahe-zu ideal in Bezug auf die gleichmäßig verteilte Extraktion von Flüssigkeit und
die gleichmäßig verteilte Druckvergleichmäßigung über die Siebplatte während der Rückspülung. Ein wichtiger Punkt
ist hierbei, daß,wenn von außen keine besondere Flüssigkeit eingepumpt werden muß, keine Druckstöße in der Vorrichtung
oder in der Suspension auftreten können. Für die Erfindung ist es auch kennzeichnend, daß nur eine konvexe Siebfläche
gegen die Suspension gedreht wird, was die Befreiung von z.B. festgesetzten Fasern oder dergleichen beträchtlich erleichtert,
wenn während der radialen Bewegung nach auswärts eine Expansion stattfindet, welche bestrebt ist, Teilchen
herauszuziehen oder die Faserabdeckung zu teilen. Die Vorrichtung ist außerdem kompakt^leicht herzustellen und zu
unterhalten. Alle Teile sind leicht auswechselbar, und da mehrere Vorrichtungen in Reihe miteinander gekoppelt werden
können, ist sie für alle möglichen Produktionsbereiche einsetzbar. Sie kann vorteilhafterweise in rohrförmigen Gehäusen
mit Durchmessern von z.B. 500mm installiert werden,
was ein in der Industrie üblicher Leitungsdurchmesser ist. Da die Vorrichtung außerdem vollständig geschlossen ist und
bei überatmosphärischen Drücken der Suspension und bei Temperaturen unterhalb oder überhalb 1000C arbeiten kann,
ist sie insbesondere universell einsetzbar und kann in vielen Industriebetrieben außerhalb der Zellstoffindustrie
verwendet werden.
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Claims (14)
1.jVerfahren zum Entwässern einer Suspension, z.B. eines
Breies aus Fasern enthaltendem Material in Flüssigkeit, mit Hilfe eines vor- und zurückbewegten Siebkörpers mit
einem Innenraum für die Aufnahme abgetrennter Flüssigkeit, der im Strom der Suspension liegt und mit wenigstens einem
Auslaß für die Abgabe von Flüssigkeit verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß während der Entwässerung das "Volumen
des Siebkörperraumes durch die Bewegung des Siebkörpers in einer Richtung vergrößert und wieder verkleinert wird, wenn
der Siebkörper sich in entgegengesetzte Richtung bewegt, während welcher Verkleinerung ein Teil der abgesiebten
Flüssigkeit im Siebkörperraum zurück durch die Sieböffnungen
fließt, so daß möglicherweise verstopfte Sieböffnungen gereinigt werden und die Suspensionsbewegung über die Außenseite
des Siebkörpers erleichtert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen des Siebkörperraumes abnimmt, wenn der Siebkörper
sich entgegen der Strömungsrichtung der Suspension bewegt.
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3« Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
während der Siebkörperbewegung entgegen der Strömungsrichtung der Suspension das Volumen des Siebkörperraumes sich
pro Zeiteinheit verändert, um eine gewünschte Rückströmung größer zu halten als das Volumen der pro Zeiteinheit ausgetragenen
Flüssigkeit.
4-. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die abgesiebte Flüssigkeit den Siebkörper ununterbrochen
verläßt.
5· Verfahren nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß
die Sieböffnungen des Siebkörpers rückgespült werden ohne Einfluß irgendeiner Kraft auf die austretende Flüssigkeit,
z.B. durch Pumpen oder durch Vibration.
6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das entgegen der Strömungsrichtung der Suspension rückwärtige
Ende des Siebkörpers durch entsprechende Ausbildung eine Turbulenz erzeugt, welche die Suspension durchmischt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Entwässerung auf verschiedene Siebkörper verteilt ist,
zwischen denen die Suspension durchmischt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Siebkörper sich wär-hrend seiner Bewegung entgegen der
Strömungsrichtung der Suspension um seine Achse dreht.
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9. Verfahren nach, einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Entwässerung "bei überatmosphärischem Druck und einer Temperatur oberhalb
1000C stattfindet.
10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9 mit einer in einem geschlossenen
Gehäuse angeordneten Vorrichtung, die im wesentlichen einen in dem Gehäuse konzentrisch angeordneten, mit
einem Innenraum versehenen Siebkörper aufweist, welcher mittels eines axial in dem Behälter hin und herbewegten Schaftes in
einer in dem Gehäuse fließenden Suspension bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Siebkörperraum (19) mittels
einer Dichtung (10) in offener und beweglicher Verbindung mit einem Innenraum (20) steht, der im Gehäuse (1) fest
und koaxial angeordnet ist und mit einem Auslaß (22) für Flüssigkeit vom Raum (20) heraus durch das als Lagerkörper
(4-) ausgebildete Gehäuse versehen ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Siebkörper (7) als Ganzes auf dem Teil (8), wo die
Absiebung stattfindet, konvex geformt ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Siebkörper (7) in dem Suspensionsstrom (17*18) mit
flügelartigen Rippen (15) versehen ist, die so ausgebildet oder angeordnet sind, daß aufgrund der Bewegung eine Drehkraft
auf den Siebkörper (7) ausgeübt wird.
6 0 9 8 /. U I Π Vi Π Ω
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13. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das in Richtung entgegen der Strömungsrichtung der
Suspension rückwärtige Ende (9) des Siebkörpers (7) zur
Erzeugung einer Turbulenz mit hervorstehenden Teilen (16) versehen ist,
14. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Vorrichtungen hintereinander gekoppelt sind,
wobei auch die Schaftenden zur Erzielung eines gemeinsamen Antriebes zusammengekoppelt sind.
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