DE2818540B2

DE2818540B2 - Verfahren und Vorrichtung zum Pumpen von Fasersuspensionen

Info

Publication number: DE2818540B2
Application number: DE2818540A
Authority: DE
Inventors: Johan Dipl.- Ing. Siuntio Gullichsen; Toivo Hamina Niskanen; Frey Dipl.-Ing. Sundman; Jorma Dipl.- Ing. Tuomaala
Original assignee: A AHLSTROEM OSAKEYHTIOE NOORMARKKU (FINNLAND)
Current assignee: Metso Fiber Karlstad AB
Priority date: 1977-05-16
Filing date: 1978-04-27
Publication date: 1979-04-12
Also published as: CS223822B2; NO781627L; AU3575878A; FI82728C; DE2818540C3; FI781071A; AT357043B; ES469724A1; FI82728B; BR7803004A; SE7805509L; FR2391378B1; FR2391378A1; GB1589134A; AU514833B2; IT7868105A0; IT1108104B; NO150574B; NO150574C; DE2818540A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Pumpen von Fasersuspensionen mit einer Zentrifugalpumpe.

Zentrifugalpumpen können in der Papier- und &o 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 Laufrad bzw. an den Vorderkanten der Schaufeln des Laufrades Scherkräfte erzeugt werden, die in der Fasersuspension gebildete Faser-Agglomerationen bzw. Flocken 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 pumpbaren Zustand überführt Verglichen mit einer konventionellen Zentrifugalpumpe arbeitet die erfindungsgemäße Pumpe bei einem niedrigeren Einlaßdi uck.

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

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend im einzelnen anhand der Zeichnung beschrieben.

F i g. 1 zeigt einen Vertikalschnitt durch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

F i g. 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;

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

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

F i g. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung;

F i g. 8 zeigt einen Vertikalschnitt durch eine Ausführungsform der Erfindung;

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

In den F i g. 1 und 2 bezeichnet die Bezugszahl 1 ein Pumpengehäuse mit einem Einlaßteil 2. In dem Gehäuse befindet sich ein Laufrad 3 mit Pumpenschaufeln 4 und einer Rückwand 5. Eine Seite des Laufrades 3 ist offen, und die innere Oberfläche 6 des Pumpengehäuses, die die Form der vorderen Schaufelkanten aufweist, leitet die Strömung. Nahe den Vorderkanten der Schaufeln 4

befinden sich in der inneren Oberfläche 6 des Gehäuses 1 Ausnehmungen 7. Die Ausnehmungen 7 sind zu mehreren mit Abstand voneinander über den Umfang verteilt In dem Ausführungsbeispiel besitzen sie die Gestalt von flachen Vertiefungen etwa elliptischen Querschnitts, die in dem Obergang von dem zylindrischen Einlaßteil 2 in den radial nach außen führenden Teil des Pumpengehäuses 1 angeordnet sind

In der Fasersuspension bringen die Ausnehmungen 7 Strömungrkomponenten zustande (in Fig. 1 mit χ ίο bezeichnet), die in ihrer Richtung abwechseln und von der Hauptströmungsrichtung (mit y bezeichnet) abweichen, so daß Scherkräfte entstehen, die die Faser-Faser-Bindungen aufbrechen, weil die lichte Weite des Strömungsdurchgangs am Laufrad 3 zwischen dem Pumpengehäuse 1 und der Rückwand des Laufrades 3 abwechselnd zunimmt und abnimmt, während des Laufrad 3 umläuft Hierdurch wird die Fasersuspension an der Vorderkante der Schaufeln 4 fluidisiert und sinkt ihr S trömungswiderstand ab.

Die Fig.3 und 4 zeigen eine weitere Ausführungsform, in der die Bezugszahlen 2 und 3 die gleiche Bedeutung wie in F i g. 1 haben. Der Querschnitt der Umfangsfläche 8 des Einlaßteils 2 ist hier nicht kreisrund. Die Fasersuspension strömt daher durch eine 2 > Rohrleitung auf das Laufrad 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 Laufrades 4 wird die Fasersuspension in dem Einlaßteil 2 ebenfalls κι in Drehung versetzt und wegen des nichtrunden Querschnitts Scherkräften ausgesetzt, weil der Querschnitt in der Richtung der Rotation abwechselnd zunimmt und abnimmt Hierdurch wird die Fasersuspension gerade vor dem Laufrad 3 fluidisiert und strömt » ungehindert zu den Passagen zwischen den Schaufeln 4 des Laufrades 3 hin.

Die F i g. 5 und 6 zeigen eine alternative Ausführungsform mit einem Rotor 11, welcher eine Umfangsfläche nicht runden Querschnitts aufweist und in dem -in Einlaßteil 2 der Pumpe angeordnet ist, um die Drehbewegung der Fasersuspension und ihre Fluidisierung in dem Einlaßteil 2 zu unterstützen.

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

Die F i g. 8 uüd 9 zeigen eine Ausführungsform der Erfindung, bei der der Einlaßteil 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 Laufrad 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

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 F i g. 5 und 6 im Einlaßteil 2 vor dem Pumpenrad 3 hatte die folgenden Abmessungen:

Max. Durchmesser 85 mm Min. Durchmesser 75 mm

Die entsprechenden Abmessungen des Einlaßteils 2 waren 150 mm und 130 mm.

Drehzahl
Durchflußmenge

1500 l/min
3000-7500 l/min

Beispiel 2

An den Vorderkanten der Schaufein 4 wurden 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 l/min Durchflußmenge 3000 - 7500 l/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

Der Rotor vor dem Laufrad kann mit einer anderen Winkelgeschwindigkeit als das Laufrad 4 rotieren.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

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

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

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf das Laufrad 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 Laufrad 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 Laufrad (3) und/oder vor der Vorderkante der Schaufeln (4) Ausnehmungen (7) und/oder Ansätze (18) aufweist, die mit den Schaufeln (4) und/oder einem Rotor (11, IS) 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.

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

7. Zentrifugalpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der in den Einlaßteil hineinragende Rotor mit einer von der Geschwindigkeit des Laufrades 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 gekennzeichnet, daß Ausnehmungen und/oder Ansätze (17) in der inneren Oberfläche des Auslasses (14) des Pulpebehälters (13) vorgesehen sind.