DE2616643B2

DE2616643B2 - Verfahren zum kontinuierlichen Eindicken von strömenden Suspensionen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2616643B2
Application number: DE2616643A
Authority: DE
Inventors: Finn Karlstad Jacobsen (Schweden)
Original assignee: Kamyr AB
Current assignee: Metso Fiber Karlstad AB
Priority date: 1975-04-15
Filing date: 1976-04-15
Publication date: 1980-08-14
Also published as: FI59830B; SE394821B; CA1082608A; DE2616643C3; FR2307565B1; JPS5518531B2; BR7602337A; JPS51128067A; DE2616643A1; FR2307565A1; NO143878B; NO761250L; US4041560A; SE7504309L; NO143878C; FI760984A; FI59830C

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Eindicken von strömenden Suspensionen, insbesondere Faseraufschlämmungen, wobei der über die Außenseite eines mit Sieböffnungen versehenen, in Strömungsrichtung hin- und herbewegten hohlen .Siebkörpers strömenden Suspension Flüssigkeit entzos gen wird, die aus dem Innenraum des Siebkörpers kontinuierlich abgeleitet wird.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, bestehend aus einem von der Suspension axial durchströmten Gehäuse mit einem

ίο in diesem konzentrisch angeordneten Siebkörper, der mit einem im Gehäuse in axialer Richtung hin- und herbewegbaren Schaft fest verbunden ist, und mit einem konzentrisch im Siebkörper angeordneten Innengehäuse, das eine aus dem Gehäuse herausführende Ableitung

is für die aus dem Innenraum des Siebkörpers in das Innengehäuse abgeleitete Flüssigkeit aufweist

Die einzudickende Suspension kann prinzipiell aus irgendeinem in Flüssigkeit suspendierten 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 Ott 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 kleine Öffnungen auf, z. B. kreisförmige Öffnungen oder Schlitze, da diese die Neigung haben, durch Fasermaterial blockiert zu werden, so daß die Wirkung der

^J5 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 Lochern 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

so hat.

Es ist bereits bekannt, mit Hilfe einer Relativbewegung zwischen Siebplatte und Suspension eine gewisse Reinigung der Siebplattenöffnungen zu erreichen, und zwar zur 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 3 06 876 gezeigt, die der deutschen Patentschrift 17Gl 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 17 67 805 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 beien genannten Vorrichtungen sind im wesentlichen dazu bestimmt. Brei zu waschen. 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 Suspensionsflussigkeit durch die Sieböffnungen ersetzt wird. Die genannten Waschvorrichtungen oder anderen bekannten Vorrichtungen zur Entwässerung von Suspensionen sind entweder vergleichsweise aufwendig, oder sie ermöglichen keine einwandfreie Reinigung der Sieböffnungen, weshalb der Entzug von Flüssigkeit und damit der Eindickvorgang beeinträchtigt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zum kontinuierlichen Eindicken von Suspensionen und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ^u schaffen, mit welchem bzw. mit welcher in einfacher Weise eine Verstopfung der Sieblöcher verhindert werden kann.

Dies wird durch das erfindungsgemäße Verfahren dadurch erreicht, daß durch periodisches Erzeugen von Unterdruck und Überdruck im inRenraum des Siebkörpers durch abwechselndes Vergrößern und Verkleinern dieses Innenraumes ein Teil der während der Unterdruckperiode in den Innenraum eingetretenen Flüssigkeit während der folgenden Überdruckperiode durch die Sieböffnungen hindurch wieder zurückgedrängt wird, um die Sieböffnungen zu reinigen, während gleichzeitig der andere Teil der Flüssigkeit aus dem Innenraum kontinuierlich abgeleitet wird.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß das Innengehäuse mit einem die Ableitung für die Flüssigkeit enthaltenden radialen Arm fest mit dem Gehäuse verbunden ist und daß der Siebkörper an seinem einen geschlossenen Ende fest mit dum bewegbaren Sciiaft verbunden ist, während sein anderes offenes Ende das Innengehäuse teleskopartig übergreift, wobei zwischen diesem Ende und der Außenseite des Innenkörpers eine auf dieser gleitende Dichtung angeordnet ist.

Durch die Erfindung wird eine sehr wirksame Reinigung der Sieböffnungen ermöglicht, was zu einer wesentlichen Verbesserung des Eindickens beiträgt.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der Zeichnung ist mit I 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 Raum 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 Filtrattank verbunden. Die Leitung 23 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 des Lagerkörper 4 kann sich ein Siebkörper 7 bewegen, der aus einer Siebplatte 8 besteht, die koaxial zylinderförmig angeordnet ist und ' 5 mit Löchern oder Schlitzen 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 II 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 IZ 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 flügeiförmigen 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 Weise: die Suspension, die eingedickt werden soll und beispielsweise aus Zellulosebrei 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 Anne 5 und 6, den Lagerkörper 4 und die Siebkörper 7 verteilt wird und ferner weiter durch die Vorrichtung und aus der

•»5 Vorrichtung heraus bewegt wird, wie es mit dem Pfeil 18 gezeigt ist. Der hydraulische Zylinder 14 bewirkt von einer Ausgangslage eine Bewegung des Schaftes U und des Siebkörpers 7 in Richtung der Breiströmung über eine verhältnismäßig kurze Distanz, die als Hub bezeichnet werden kann, und zwar in der Größe von beispielsweise 0 bis 100 cm, vorzugsweise 20 bis 50 cm. 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

*>5 und der Lagerkörperraum 20 und auch der Raum 21 in einem oder mehreren der Arme 6 mit Flüssigkeit gefüllt. Flüssigkeil, 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 eiinem geeigneten Sammeltank. Wenn der Siebkörpeir 7 sich mit der Geschwindigkeit der Suspension in seine Endlage bewegt hat, wird er durch den Zylinder 14 schnell zurückgetrieben, wodurch der Siebkörpexraum 19 in seinem Volumen verringert wird, und es erfolgt die für die Erfindung typische automatische Rückströrnung 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 Volumenabnahme des Raumes 19 pro Zeiteinheit größer gehalten wird als die Flüssigkeitsmenge, die pro Zeiteinheit durch die öffnung 72 und die Leitung 23 ausfließt. Mit Hilfe einer geeigneten Regulierung werden die vorteilhaftesten optimalen Werte in einfachr Weise für verschiedene Suspensionen mit verschiedenen Entwässerungseigenschaften eingestellt werden. Während der folgenden verhältnismäßig langsamen Bewegung in Richtung der Suspensicinsströmung wird die Suspension auch durch die Siebplatte 8 entwässert, die dann von eventuell festsitzenden Fasern 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.

Mehrere Siebkörper können zweckmäßig in Reihe miteinander gekuppelt sein, wenn mehrere Gehäuse zusammengesetzt werden und der Schaft 11 in geeignetem Weise verlängert wird, aber 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 ein zs zu dem ILager 24 entsprechendes Lager trägt. Der Schaft der zusammengeschraubt sein kann oder sonst irgendwie zusammengekoppelt sein kann, wird in radialer Richtung mit Hilfe diese:; 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 Siebkörper 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 Siebflächen 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 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 Siebkörpern 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 Decke! 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 erfindungsgemäße 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 Leitungen notwendig. Die Druckverteilung innerhalb eines zylindrischen Siebkörpers ist nahezu 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 ζ. B. 500 mm 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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum kontinuierlichen Eindicken von strömenden Suspensionen, insbesondere Faseraufschlämmungen, wobei der über die Außenseite eines mit Sieböffnungen versehenen, in Strömungsrichtung hin- und herbewegten hohlen Siebkörpers strömenden Suspension Flüssigkeit entzogen wird, die aus dem Innenraum des Siebkörpers kontinuierlich abgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß durch periodisches Erzeugen von Unterdruck und Oberdruck im Innenraum des Siebkörpers durch abwechselndes Vergrößern und Verkleinern dieses Innenraums ein Teil der während der Unterdruckperiode in den innenraum eingetretenen Flüssigkeit während der folgenden Oberdruckperiode durch die Sieböffnungen hindurch wieder zurückgedrängt wird, um die Sieböffnungen zu reinigen, während gleichzeitig der andere Teil der Flüssigkeit aus dem Innenraum kontinuierlich abgeleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Siebkörperinnenraum während der Bewegung des Siebkörpers in Richtung der Suspensionsbewegung vergrößert und während seiner Bewegung in die entgegengesetzte Richtung verkleinert wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, bestehend aus einem von der Suspension axial durchströmten Gehäuse mit einem in diesem konzentrisch angeordneten Siebkörper, der mit einem im Gehäuse in axialer Richtung hin- und herbewegbaren Schaft fest verbunden ist, und mit einem konzentrisch im Siebkörper angeordneten Innengehäuse, das eine aus dem Gehäuse herausführende Ableitung für die aus dem Innenraum des Siebkörpers in das Innengehäuse abgeleitete Flüssigkeit aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Innengehäuse (4) mit einem die Ableitung (21) für die Flüssigkeit enthaltenden radialen Arm (6) fest mit dem Gehäuse (1) verbunden ist und daß der Siebkörper (7) an seinem einem geschlossenen Ende fest mit dem bewegbaren Schaft (11) verbunden ist, während sein anderes offenes Ende das Innengehäuse (4) teleskopartig übergreift, wobei zwischen diesem Ende und der Außenseite des Innenkörpers eine auf dieser gleitende Dichtung (10) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Siebkörper (7) mit flügelartigen Rippen (15) versehen ist, die bei der axialen Bewegung des Siebkörpers durch die Suspension auf den Siebkörper eine Drehkraft ausüben.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Siebkörper (7) an seinem bei seiner Bewegung entgegen dem Suspensionsstrom rückwärtigen Ende mit in der Suspension eine Turbulenz erzeugenden Vorsprüngen (16) versehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere in Reihe angeordnete Siebkörper vorgesehen sind, die mit einem gemeinsamen Antrieb verbunden sind.