DE2818540A1

DE2818540A1 - Verfahren und vorrichtung zum pumpen von fasersuspensionen

Info

Publication number: DE2818540A1
Application number: DE19782818540
Authority: DE
Inventors: Johan Dipl Ing Gullichsen; Toivo Niskanen; Frey Dipl Ing Sundman; Jorma Dipl Ing Tuomaala
Original assignee: Ahlstrom Corp
Current assignee: Metso Fiber Karlstad AB
Priority date: 1977-05-16
Filing date: 1978-04-27
Publication date: 1978-11-30
Also published as: JPS6246713B2; SE7805509L; CS223822B2; NZ187259A; DE2818540C3; FI82728B; NO781627L; JPS5416702A; FI781071A; AU3575878A; NO150574C; IN150144B; CA1128368A; FR2391378A1; BR7803004A; ES469724A1; DE2818540B2; NO150574B; SE438714B; IT1108104B

Description

A. Ahlström Osakeyhtiö Noormarkku, (Finnland)

Verfahren und Vorrichtung zum Pumpen von Fasersuspensionen

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Pumpen von Fasersuspensionen und dient insbesondere zur Anwendung in Zentrifugalpumpen für Fasersuspensionen hoher Dichte.

Zentrifugalpumpen können in der Papier- und Zelluloseindustrie erfolgreich zum Pumpen von Fasersuspensionen oder Pulpen eingesetzt werden, die Konsistenzen von weniger als 6 % Feststoffgehalt aufweisen, wenn die Pumpe richtig ausgelegt ist und ihr Eingangsdruck angemessen hoch ist. Eine Zentrifugalpumpe ist jedoch nicht geeignet für hohe Konsistenzen, da aufgrund der Flockenbildung die Pumpe verstopft wird. Es müssen daher teure, auf dem Verdrängungsprinzip basierende Pumpen für das Pumpen von Pulpen hoher Konsistenz verwendet werden.

Gegenstand der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung, die es möglich macht, Zentrifugalpumpen für das Pumpen von Pulpen beträchtlich höherer Konsistenzen als bisher einzusetzen.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß vor dem Pumpenrad bzw. an den Vorderkanten der Flügel des Pumpenrades Scherkräfte erzeugt werden, die in der Fasersuspension gebildete Faser-Agglomerationen bzw. Flocker, aufbrechen bzw. auseinanderreißen. Die Erfindung gründet sich auf der Tatsache, daß die Fasersuspension, wenn sie Kräften ausgesetzt wird, die die Faser-Faser-Bindungen aufbrechen, fluidisiert wird, d. h. sie wird in einen leicht

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pumpbaren Zustand überführt„ Verglichen mit einer konventionellen Zentrifugalpumpe arbeitet die erfindungsgemäße Pumpe bei einem niedrigeren Einlaßdruck,,

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann z. B. für das Abziehen von Pulpen mit einer Konsistenz von 5 - 25 % ■ aus Pulpengefäßen dienen« Bei den bekannten Verfahren wird die Pulpe aus einem entsprechenden Gefäß durch mechanische Vorrichtungen wie Transportschrauben oder rotierende Schrapper entfernt. Das Abziehen von Pulpe hoher Konsistenz erfordert viel Energie und robuste Konstruktionen. Es sind bereits Vibrationseinrichtungen beispielsweise auf der Basis von Ultraschallwellen zur Verwendung bei der Entleerung von Pulpe aus Behältern vorgeschlagen worden, doch haben sich diese Einrichtungen in der Praxis als wirkungslos erwiesen= Zum Entleeren von Pulpen hoher Konsistenz aus Behältern wird die Pulpe üblicherweise vor dem Auslaß verdünnt, um sie zum Ausströmen zu veranlassen. ,

In einer Ausführungsform der Erfindung wird die Pumpe in den Auslaß eines Pulpebehälters gesetzt, wobei der Rotor sich durch den Einlaßteil der Pumpe erstreckt und

ι der Auslaß des Pulpebehälters die Pulpe fluidisiert, so daß sie unter Schwerewirkung in die darunter angebrachte Pumpe strömen kann.

Die Erfindung wird nachstehend -mehr im einzelnen anhand der Zeichnung beschrieben.

Fig. 1 zeigt einen Vertikalschnitt durch eine Aus-r führungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 zeigt einen Schnitt nach der Linie A-A in Fig. 1; - ·

Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 4 zeigt einen Schnitt nach der Linie B-B in Fig. 3;

Fig. 5 zeigt eine Alternative zu der Ausführungsform von Fig. 3;

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Fig. 6 zeigt einen Schnitt nach der Linie C-C in Fig. 5;

Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung ;

Fig. 8 zeigt einen Vertikalschnitt durch eine Ausführungsform der Erfindung;

• Fig. 9 zeigt einen Schnitt nach der Linie D-D in Fig. 8.

In den Figuren 1 und 2 bezeichnet die Bezugszahl 1 ein Pumpengehäuse mit einem Einlaßteil 2. In dem Gehäuse befindet sich ein d-reh-ba-r—ge lager te s Pumpenrad 3 mit Pumpenflügeln 4 und einer Rückwand 5. Eine Seite des Pumpenrades 3 ist offen, und die innere Oberfläche 6 des Pumpengehäuses, die die Form von Flügelkanten aufweist, leitet die Strömung. Nahe den Vorderkanten der Pumpenflügel 4 befinden sich in der inneren Oberfläche des Gehäuses 1 Ausnehmungen 7. Die Ausnehmungen 7 sind zu mehreren mit Abstand voneinander über den Umfang verteilt. In dem Ausführungsbexspxel besitzen sie die Gestalt von flachen Vertiefungen etwa elliptischen Querschnitts, die in dem Übergang von dem zylindrischen Einlaßteil 2 in den radial nach außen führenden Teil des Pumpengehäuses angeordnet sind.

In der Fasersuspension bringen die Ausnehmungen 7 Strömungskomponenten zustande (in Fig. 1 mit χ bezeichnet), die in ihrer Richtung abwechseln und von der Hnuptytrömungsrichtung (mit y bezeichnet) abweichen, so daß Scherkräfte entstehen, die die Faser-Faser-Bindungen aufbrechen, weil die lichte Weite des Strömungsdurchgangs am Pumpenrad 3 zwischen dem Pumpengehäuse 1 und der Rückwand des Pumpenrades 3 abwechselnd zunimmt und abnimmt, während das Pumpenrad 3 umläuft. Hierdurch wird die Fasersuspension an der Vorderkante der Pumpenflügel 4 fluidisiert und sinkt ihr Strömungswiderstand ab.

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Die Figuren 3 und 4 zeigen eine weitere Ausführungsform, in der die Bezugszahlen 2 und 3 die gleiche Bedeutung wie in Fig. 1 haben. Der Querschnitt der Umfangsfläche 8 des Einlaßteils 2 ist hier nicht kreisrund. Die Fasersuspension strömt daher durch eine Rohrleitung auf das Pumpenrad 4 zu, dessen Querschnitt aus tieferen Anteilen, die weiter von der Drehachse entfernt sind, und flacheren Teilen 10, die näher an der Drehachse gelegen sind. Bei der Drehung des Pumpenrades 4 wird die Fasersuspension in dem Einlaßteil 2 ebenfalls in Drehung versetzt und wegen des nicht-runden Querschnitts Scherkräften ausgesetzt, weil der Querschnitt in der Richtung der Rotation abwechselnd zunimmt und abnimmt. Hierdurch wird die Fasersuspension gerade, vor dem Pumpenrad 3 fluidisiert und strömt ungehindert zu den Passagen zwischen den Pumpenflügeln 4 des Pumpenrades 3 hin.

Die Figuren 5 und 6 zeigen eine alternative Ausführungsform mit einem Rotor 11, welcher eine ümfangsfläche nicht runden Querschnitts aufweist und in dem Einlaßteil 2 der Pumpe angeordnet ist, "um die Drehbewegung der Fasersuspension und ihre Fluidisierung in dem Einlaßteil 2 zu unterstützen,

Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der in dem Einlaßteil 2 der Pumpe ein Vibrator 12 angeordnet ist, der die Fasersuspension in dem Einlaßteil 2 in Vibration versetzt, so daß sie fluidisiert wird.

Die Figuren 8 und 9 zeigen eine Ausführungsform der Erfindung, bei der der Eirilaßteil der Pumpe mit dem Auslaß eines Pulpebehälters 13 verbunden ist, um die Pulpe aus dem Behälter 13 abziehen zu können. Auf der gleichen Welle 6 wie das Pumpenrad 7 ist ein Rotor 15 angeordnet, der sich durch den Einlaßteil 2 der Pumpe und den Auslaß 14 des Pulpebehälters 13 erstreckt. Der Rotor 15 ist mit rippenartigen Ansätzen 16 und der Einlaßteil 2 der Pumpe und der Auslaß 14 des Pulpebehälters 13 mit rippenartigen Ansätzen 17, 18 versehen, deren Richtung im wesentlichen axial ist.

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Notwendigenfalls kann Pulpebehälter 13 mit mehreren Auslässen 14 versehen werden, von denen jeder mit einer Pumpe verbunden ist.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele illustriert.

Beispiel 1

Ein Rotor 11 nach den Figuren 5 und 6 im Einlaßteil 2 vor dem Pumpenrad 3 hatte die folgenden Abmessungen: Max. Durchmesser 85 mm
Min. Durchmesser 75 mm i

Die entsprechenden Abmessungen des Einlaßteills 2 · waren 150 mm und 130 mm.

Drehzahl 1500 1/min

Durchflußmenge 3000 - 7500 1/min

Beispiel 2 .

An den Vorderkanten der Pumpenflügel 4'mit einem zylindrischen Fräser eines Durchmessers von 120 mm Ausnehmungen 7 angebracht.

Max. Tiefe	3 mm
Anzahl	8
Durchmesser des
Einlaßteils	150 mm
Drehzahl	1500 1/min
Durchflußmenge	3000 - 7500 1/min

Tests haben bewiesen, daß eine erfindungsgemäße Pumpe gut in der Lage ist, die verschiedenen in der Papier- und Zelluloseindustrie vorkommenden Pulpen mit Konsistenzen von 8 - 12 % Feststoffgehalt zu pumpen. Es ist sogar möglich Pulpen von noch höheren Feststoffgehalten zu pumpen. Wenn die Konsistenz geringer als 6 % ist, arbeitet die Pumpe bei einem Einlaßdruck, der 2-3 Meter (Wassersäule) niedriger als bei einer konventionellen Pulpepumpe ist.

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Die Erfindung ist nicht auf die hier dargestellten Ausführungsformen beschränkt, sondern es können ohne Abweichung vom Prinzip der Erfindung verschiedene Abwandlungen vorgenommen werden. Beispielsweise kann der Rotor vor dem Pumpenrad mit einer anderen Winkelgeschwindigkeit als das Pumpenrad 4 rotieren.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Pumpen einer Fasersuspension mit einer Zentrifugalpumpe, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Pumpenrad bzw. an den Vorderkanten der Flügel des Pumpenrades die Faser-Faser-Bindungen aufbrechende Scherkräfte erzeugt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichent, daß die Fasersuspension einer Vibration ausgesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf das Pumpenrad zuströmende Fasersuspension in eine Rotationsbewegung versetzt wird, die abwechselnde Strömungskomponenten auf die Rotationsachse hin und von dieser hinweg aufweist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der auf das Pumpenrad zuströmenden Fasersuspension Strömungskomponenten erzeugt werden, die wechselnde und von der Haupt-Strömungsrichtung der Fasersuspension abweichende Richtungen aufweisen.

5. Zentrifugalpumpe zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Einlaßteil (2) umfaßt, der auf einer inneren Oberfläche (6,8) vor dem Pumpenrad (3) und/oder vor der Vorderkante der Pumpenflügel (4) Ausnehmungen (7) und/oder Ansätze (18) aufweist, die mit den Pumpenflügeln (4) und/oder einem Rotor (11, 15) zusammenwirken, der eine äußere Oberfläche mit Ausnehmungen und/oder in den Einlaßteil (2) hineinragenden Ansätzen (16) aufweist, die Scherkräfte zum Aufbrechen der Faser-Faser-Bindungen erzeugt.

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ORIGINAL IiMSPECTED

6„.Zentrifugalpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der in den Einlaßteil hineinragende Rotor (11, 15) mit dem Pumpenrad (3) gekoppelt ist.

7. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 5, dadurch ge- , kennzeichnet, daß der in den Einlaßteil hineinragende Rotor mit einer von der Geschwindigkeit des Pumpenrades verschiedenen Geschwindigkeit umläuft.

8. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (15) sich in den Auslaß (14) eines Pulpebehälters (13) hineinerstreckt, welcher mit der Pumpe verbunden ist.

9. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 8, dadurch ge- ^L kennzeichnet, daß Ausnehmungen und/oder Ansätze (17) in der inneren Oberfläche des Auslasses (14) des Pulpebehälters (13) vorgesehen sind.

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