DE3043011C2 - Vorrichtung zum kontinuierlichen Extrahieren von Flüssigkeit aus strömenden Suspensionen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Extrahieren von Flüssigkeit aus strömenden Suspensionen, insbesondere aus Zellulosebrei, mit einem Gehäuse, durch das die Suspension in axialer Richtung strömt und in dem wenigstens ein mit Hilfe eines mit einem Antrieb verbundenen Schaftes in Richtung der Suspensionsströmung hin- und herbewegbarer, hohler Siebkörper angeordnet ist, der gegenüber dem Gehäuse durch eine Gleitdichtung abgedichtet ist, wodurch sich das filtratseitige Hohlraumvolumen des Siebkörpers bei seiner Hin- und Herbewegung vergrößert bzw. verkleinert, und der mit Auslässen für das Austragen von abgesiebter Flüssigkeit versehen ist

ίο Es ist eine Vorrichtung der genannten Art bekannt (DE-OS 26 16 643 = US-PS 40 41 560), bei welcher der hohle Siebkörper an einem stirnseitigen Ende geschlossen und an seinem gegenüberliegenden offenen Stirnende mit einer auf einem feststehenden zentralen Rohr gleitenden Dichtung versehen ist Der Aufwand für die Herstellung des Siebkörpers ist verhältnismäßig groß, und es besitzt der Siebkörper eine verhältnismäßig große Masse, insbesondere dann, wenn er einen großen Durchmesser aufweist Dadurch ist auch eine vergleichsweise große Leistung für die Hin- und Herbewegung des Siebkörpers erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, deren Siebkörper einfach und auch bei großem Durchmesser mit vergleichsweise geringer Masse herstellbar ist Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß am — in Strömungsrichtung gesehen — vorderen und hinteren Ende des Siebkörpers Gleitdichtungen vorgesehen sind, die an Teilen des Gehäuses mit unterschiedlichen Querschnittsbereichen anliegen. Hierdurch wird es auch möglich, eine Vorrichtung mit vergleichsweise großer wirksamer Siebfläche zu schaffen. Ein gemäß der Erfindung ausgebildeter Siebkörper mit großem Querschnitt bewirkt eine vergleichsweise geringe Beeinträchtigung des Strömungsbildes der Suspension. Dies trägt auch zu einer Verringerung der benötigten Antriebsleistung bei.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung an Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit zentrischem Durchfluß der Suspension,

F i g. 2 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung, die im Vergleich zu der Vorrichtung nach F i g. 1 einen Umfangsdurchfluß anstelle eines zentrischen Durchflusses der Suspension aufweist,

F i g. 3 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung, die eine Kombination der Vorrichtung nach F i g. 1 und 2 ist, wobei die Suspension in einen ringförmigen Raum strömt, der infolgedessen sowohl innen als auch außen mit einer Siebfläche versehen ist,

F i g. 4 eine Ansicht eines rechteckförmigen Gehäuses von oben, in dem mehrere gerade Siebelemente angeordnet sind,

Fig.5 eine perspektivische Ansicht nach der Linie A-A in F i g. 4, teilweise im Schnitt,

Fig.6 eine Ansicht eines kreisförmigen Gehäuses von oben, in welchem mehrere kreisförmige Siebelemente angeordnet sind, und

F i g. 7 eine perspektivische Darstellung eines ringförmigen Siebelements nach F i g. 6, teilweise im Schnitt

In F i g. 1 ist mit 1 ein im wesentlichen zylindrischer Mantel oder ein zylindrisches Gehäuse bezeichnet, das ein offenes unteres Ende 2 mit einem Flansch 3 für die Verbindung mit einer Leitung oder mit einem anderen

Gerät besitzt Mit dem oberen Ende 4 des Gehäuses, das ebenfalls offen und mit einem Flansch ausgenistet ist, ist ein Krümmer 6 mit einem Auslaß 7 verbunden. Das Gehäuse 1 besitzt innen eine konzentrische Hülse oder einen konzentrischen Lagerkörper 8, der zwischen Hülse und Gehäuse einen ringförmigen Raum 9 freiläßt Dieser Raum ist am unteren Ende durch einen Ring 10 begrenzt Innerhalb der Hülse 8 ist ein Siebkörper 11 angeordnet, dessen Sieböffnungen durch Striche angedeutet sind. Der Siebkörper U ist an seiner unteren Kante dicht und bewegbar mit der Hülse 8 verbunden, und zwar mit Hilfe einer Dichtung IZ An seiner oberen Kante ist der Siebkörper dichtend mit dem Gehäuse 1 verbunden, und zwar mit Hilfe einer sich bewegenden Dichtung 13, wodurch das Gehäuse auch als Lagerkörper dient

Auf diese Weisi bilden der Siebkörper 11 und das Gehäuse 1 einen ringförmigen Raum 14, der an seiner unteren Kante durch einen Ring 15 und an seiner oberen Kante durch einen Ring 16 begrenzt ist Der Ring 16 und der Siebkörper 11 sind mit Hilfe von Rippen 17 an einem Schaft 18 befestigt der durch einen außerhalb des Krümmers 6 angeordnete Antriebsvorrichtung 19 hin- und herbewegt wird. An der ,Stelle, an der der Schaft die Krümmerwand durchsetzt, ist eine Dichtung 20 vorgesehen. In dem ringförmigen Raum 9 ist ein Flüssigkeitsauslaß 21 vorgesehen. Die zu behandelnde Suspension bewegt sich durch die Vorrichtung, wie es durch die Pfeile 25, 26, 27 und 28 dargestellt ist. Wenn der Siebkörper 11 mit seiner Dichtung 12 und 13 hin- und herbewegt wird, wird das Volumen des ringförmigen Raumes 14 dadurch geändert, daß die Wand des Gehäuses und die Wand der Hülse 8 verschiedene Durchmesser, d.h. verschiedene Querschnittsflächen, haben. Wenn sich der Siebkörper nach vorwärts in Richtung der Suspensionsströmung bewegt, vergrößert sich das Volumen, und wenn sich der Siebkörper zurückbewegt, nimmt das Volumen ab. Auf diese Weise wird durch die Sieböffnungen ein Sog für die Extraktion von Flüssigkeit bzw. ein Druck für die Rückspülung von Flüssigkeit zur Suspension durch die Siebkörperöffnungen hindurch erreicht

In F i g. 2 ist eine Vorrichtung gemäß F i g. 1 gezeigt, jedoch mit dem grundsätzlichen Unterschied, daß die Suspension in einem ringförmigen Raum außerhalb des Siebkörpers anstatt zentrisch durch diesen strömt. Die Bezugszeichen 1 bis 7 und 14 bezeichnen die gleichen Einzelheiten wie in Fig. 1. Der Siebkörper 30 ist bewegbar mit einem Lagerkörper 33 verbunden, und zwar an seiner oberen Kante mit Hilfe eines Ringes 31 und einer Dichtung 32 und an seinem unteren Ende mit Hilfe eines Ringes 34 und einer Dichtung 35, die mit einem anderen Lagerkörper 36 bewegbar verbunden sind, wobei der Lagerkörper 36 einen größeren Durchmesser hat als der Lagelkörper 33. Der Siebkörper ist in gleicher Weise wie in F i g. 1 mit Hilfe von Rippen 17 an einem Schaft 18 befestigt, der durch eine Vorrichtung 19 angetrieben wird und der den Krümmer 6 durch eine Dichtung 20 durchsetzt. Der Schaft 18 durchsetzt den Lagerkörper 33 an dessem oberen Ende durch eine andere Dichtung 37. Der Lagerkörper 33 ist innen am Gehäuse mit Hilfe von Rippen 38 befestigt, von denen wenigstens eine eine Höhlung 39 mit einem Auslaß 21 für die Flüssigkeit besitzt Der untere Lagerkörper 36 ist am Inneren des Gehäuses mit Hilfe von Rippen 41 befestigt Die Suspension bewegt sich in Richtung der Pfeile 50,51,52 iinrl M

In Fig.3 ist eine Vorrichtung gezeigt, die eine Kombination der in den F i g. 1 und 2 gezeigten Vorrichtungen ist Der Mittelteil der Vorrichtung nach F i g. 3 besteht aus einem sich bewegenden Siebkörper und Lagerkörpern wie in Fig.2 mit entsprechenden Bezugszeichen. Die Umfangsteile bestehen aus einem bewegbaren Siebkörper mit Gleitflächen entlang dem Gehäuse und einem ringförmigen Lagerkörper entlang der Außenwand des Gehäuses mit entsprechenden Bezugszeichen wie in F i g. 1. Die Lagerkörper 11 und 30 sind durch die Rippen 55 miteinander verbunden. Die Rippen 55 können in geeigneter Anzahl vorgesehen sein. Vorzugsweise sind die gleiche Anzahl Rippen vorgesehen wie die näher am Zentrum gelegenen Rippen 17. Eine oder wahlweise mehrere der Rippen 55 können eine innere Ausnehmung für den Flüssigkeitstransport vom Innenraum des Siebkörpers 30 zum Umfangsraum 14 enthalten. Dadurch kann der obere Flüssigkeitsauslaß 21 an der rechten Seite entfallen, und es kann alle extrahierte Flüssigkeit durch den unteren linken Auslaß 21 ausgebracht werden. Die Suspension bewegt sich in Richtung der Pfeile 60,61,62,63.

In F i g. 4 ist ein rechteckförmiges Gehäuse 100 von oben dargestellt, in welchem die Suspension in zwei Räumen 101 und 102 strömen.kann, von denen jeder durch sich bewegende Siebkörper 103,104,105 und 106 an den Längsseiten begrenzt ist. Es wird ferner auf F i g. 5 verwiesen. In F i g. 5 ist ein Schnitt entlang der Linie A-A in F i g. 4 gezeigt, aus dem ersichtlich ist, wie die sich bewegenden Teile in bezug auf die stationären Teile angeordnet sind. Die Siebvorrichtung mit Siebkörpern und Lagerkörpern ist im wesentlichen mit einem Querschnitt wie die kreisförmige Ausführungsform nach F i g. 3 versehen. Der Hauptunterschied besteht darin, daß die Siebflächen und Gleitflächen gerade anstatt kreisförmig sind. In F i g. 3 ist außerdem der zentrische Lagerkörper in einen oberen und einen unteren Teil aufgeteilt, und es verläuft der Schaft durch den Lagerkörper, während der Schaft 18 in F i g. 5 auf der oberen Seite des zentrischen Siebes Befestigungspunkte besitzt, und zwar mittels eines Bügels 113. Die anderen Siebe gleiten auf der Außenwand des Gehäuses bzw. einer an der Außenwand befestigten Wand, während der mittlere Siebteil auf einem in dem Gehäuse angeordnetem stationären Lagerkörper 115 gelagert ist. Dieser Lagerkörper kann an den Gehäusewänden 111 und 112 befestigt werden. Die äußere Siebvorrichtung und die zentrische Siebvorrichtung sind durch hohle Arme 116 und 117 für den Flüssigkeitstransport zusammengehalten. Sie sind mit Hilfe eines oder mehrerer Schäfte 18 mit Antriebsvorrichtungen nach aufwärts und abwärts bewegbar. Der Antrieb wirkt auf beiden Seiten des stationären Lagerkörpers über den Bügel 113. Die Antriebsvorrichtung 114 treibt alle Siebe in Aufwärtsrichtung und Abwärtsrichtung an. Der Lagerkörper 115 kann gegebenenfalls hohl ausgebildet sein und mit öffnungen in den Wänden in Richtung auf die umgebenden Siebkörperhöhlungen für den Flüssigkeitstransport von diesem nach einwärts versehen sein, wodurch ein Auslaß aus der Vorrichtung in dem Gehäuse angeordnet werden kann, und zwar in bezug auf Fig.4 in der oberen und/oder unteren Endwand. Dann müssen die Arme 116 und 117 nicht hohl sein.

Fig.6 zeigt einen kreisförmigen Behälter 160 von oben mit mehreren kreisförmigen Siebkörpern, von deren der mittlere Siebkörper 150 im Prinzip so ausgeführt ist wie der Siebkörper nach F i g. 2, während der äußere SiebkörDer 151 gemäß F i g. 1 ausgeführt ist

mit einer Gleitfläche entlang der Behälterwand, wobei die mittleren Siebkörper 152 und 153 gekrümmt sind mit einem Querschnitt entsprechend 103 und 105 in Fig.5, wie es deutlicher in F i g. 7 gezeigt ist.

F i g. 7 zeigt einen Ausschnitt der mittleren Siebe nach Fig.6 wie es durch den Pfeil 154 angedeutet ist. Der Einfachheit halber ist das Stück gerade statt gekrümmt dargestellt, jedoch zeigt die Figur den prinzipiellen Aufbau. Der Antrieb nach aufwärts und abwärts kann in diesem Falle mit Hilfe einer Antriebsvorrichtung 114 oberhalb des Bügels 113 erfolgen, wie es in Fig.4 gezeigt ist, wodurch sie synchron oder als eine einzige zentrische Antriebsanordnung wie bei 19 in Fig.2 angetrieben werden sollten. Die extrahierte Flüssigkeit wird durch die hohlen Verbindungsarme 155 und 156 mit entsprechenden Armen, die in einem Winkel von 90° dazu angeordnet sind, den Auslässen S57 zugeführt. Zu diesem Zweck kann der Lagerkörper 115 durchgehende öffnungen 120 enthalten, so daß zwischen den Höhlungen der Siebkörper 152 und 153 eine Flüssigkeitsverbindung erhalten wird. Für größere Gehäuse ist es selbstverständlich, daß mehrere ringförmige Siebkörper, wie die Siebkörper 152 und 153, im Behälterquerschnitt angeordnet werden können, um, so weit wie möglich, eine gleichmäßige Extraktion von Flüssigkeit aus der Suspension zu erhalten. Diese Bedingung gilt auch im Prinzip für den Behälter mit geraden Siebelementen gemäß den F i g. 4 und 5.

In Behältern mit mehreren Siebkörpern können diese im Prinzip aneinander gekoppelt sein, wie es in den F i g. 5 und 6 gezeigt ist. In einigen Fällen könnten sie sich aber auch selbständig vor- und zurückbewegen. Die Bewegungen können dann in synchroner Weise erfolgen, so daß sich alle Siebe langsam mit der Suspension vorwärtsbewegen und sich darauf schneller zurückbewegen. Bei anderen Anwendungen kann es sein, daß eine synchrone Bewegung nicht von großer Bedeutung ist, weshalb die Siebkörper sich unabhängig voneinander bewegen können.

Die Vorrichtungen arbeiten im einzelnen in folgender Weise. Wie es sich aus der obigen Beschreibung jeder Figur ergibt, beruhen alle Vorrichtungen auf dem Hauptprinzip, daß ein Sog bzw. ein Druck in den Siebkörperhöhlungen erzeugt wird, und daß jeder Siebkörper an seinem Vorderende und seinem rückwärtigen Ende — in Richtung der Suspensionsströmung gesehen — auf Gleitflächen gelagert ist, die unterschiedliche Querschnittsflächen haben. Durch die Vor- und Rückbewegung des Siebkörpers in der vorgesehenen Bewegungsrichtung der Suspension wird das Volumen der Siebkörperhöhlung vergrößert bzw. verringert Während der Vorwärtsbewegung wird der Unterdruck in der Höhlung vergrößert; wodurch Flüssigkeit aus der Suspension durch die Sieböffnungen eingesaugt wird.

Die Flüssigkeit wird später aus der Höhlung durch geeignete Auslässe aus der Vorrichtung ausgelassen. Da insbesondere die kreisförmigen Ausbildungen der Vorrichtung für die Behandlung von Suspensionen bei überatmosphärischem Druck geeignet sind, ist es in bezug auf die Flüssigkeitsauslässe erforderlich, den Flüssigkeitsstrom durch geeignete Vorrichtungen zu drosseln, so daß über die Siebkörper ein geeigneter Druckabfall erreicht wird. Der Druckabfall sollte nicht zu hoch werden, da in einem solchen Fall die Suspensionsteilchen die Sieböffnungen schnell verstopfen. Unabhängig von dem Druck, unter welchem die Vorrichtung arbeitet, erhöht sich der Innendruck im Siebkörper, wenn sich der Siebkörper gegen die Richtung der Suspensionsströmung bewegt, so daß die Flüssigkeit durch die Sieböffnungen zurückfließt und dadurch möglicherweise in den Sieblöchern festsitzende Teile löst und gleichzeitig die fortgesetzte Bewegung der Suspension entlang den Sieböffnungen erleichtert. Die ganze Arbeitsfolge geht kontinuierlich vor sich, da sich die Suspension gleichmäßig durch die Vorrichtung bewegt, während gleichzeitig während einer gewissen Zeit Flüssigkeit aus der Suspension abgezogen und

ίο später in beträchtlich kleinerer Menge und während einer sehr kurzen Zeit in die Suspension zurückgespült wird, während sowohl bei der Vorwärtsbewegung des Siebkörpers als auch während dessen Rückwärtsbewegung Flüssigkeit kontinuierlich aus der Vorrichtung durch den Auslaß oder die Auslässe abgezogen wird. Die Kapazität der Vorrichtung ist im wesentlichen abhängig von der Art der zu entwässernden Suspension. Mit Vorrichtungsausführungen mit nur einem Siebkörper gemäß den F i g. 1 oder 2 ist man in bezug auf die Kapazität ziemlich beschränkt, da man mit diesen Vorrichtungen Flüssigkeit nur von einer Seite eines Querschnittes der Suspension extrahieren kann. Da aber die Siebkörper verhältnismäßig lang innerhalb eines rohrförmigen Gehäuses ausgebildet werden können, kann die Kapazität beträchtliche Werte erreichen. Wenn man vergleichsweise die Vorrichtungen nach den F i g. 1 und 2 betrachtet, kann der Vorteil der Vorrichtung nach F i g. 1 hervorgehoben werden, da es möglich ist, in dem gleichen Gehäusedurchmesser den Siebkörper mit einer Siebfläche entlang dem Innenumfang des Gehäuses und auch mit der gleichen Baulänge wie das Gehäuse auszubilden wie in Fig. 2, wobei eine verhältnismäßig größere Siebfläche erreicht wird. Wenn aber noch größere Siebflächen gewünscht sind, kann man die Vorrichtung entsprechend F i g. 3 aufbauen, in welchem Fall die Suspension in einem Ringraum strömt, in dem sie einer Flüssigkeitsextraktion sowohl nach einwärts als auch nach auswärts unterworfen ist, wodurch sich die Kapazität vergrößert. Die gleichen Vor- teile werden mit Ausführungen gemäß den F i g. 4, 5, 6 und 7 erreicht, mit denen man, wie oben erwähnt, mehrere gerade bzw. kreisförmige Siebelemente im Querschnitt des Gehäuses erreichen kann, so daß zwischen den Siebflächen ein geeigneter Abstand erhalten werden kann, wodurch eine bestmögliche Entwässerung der Suspension erfolgen kann.

Im Vergleich mit den bekannten Vorrichtungen weist die erfindungsgemäße Vorrichtung auch den Vorteil auf, daß eine Störung des Strömungsbildes der Suspension

so sehr klein ist, da die sich bewegenden Teile eine verhältnimäßig kleine Queroberfläche in bezug auf die Suspensionsströmung an ihren Vorderenden und rückwärtigen Enden haben kann, und zwar insbesondere dann, wenn der Siebkörper konisch oder keilförmig

mit sich vergrößerndem Durchströmquerschnitt für die Suspension in Richtung der Suspensionsbewegung ausgebildet ist Diese Betrachtungen sind auch für große Vorrichtungsabmessungen gültig. Gleichzeitig wird der Leistungsverbrauch verhältnismäßig gering, was ebenso bezug dem verhältnismäßig geringen Gewicht des sich bewegenden Teiles abhängt Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auf verschiedenen Gebieten in der Industrie angewendet werden. Zum Beispiel kann sie auch in der Zellstoffindustrie zur Wiedergewinnung von

Fasern aus Flüssigkeiten, zur Eindickung von Suspensionen vor Verdrängungsvorrichtungen, z. B. Diffuser-Verdrängungsvorrichtungen, zum Eindicken und zur Wirkungsweise als Konzentrationsregler und zum Aus-

tausch von Flüssigkeit enthaltenden Teilchen und gelösten Reaktionsprodukten oder gasförmigen Reaktionsprodukten mit Hilfe von zugesetzter festsitzende während gleichzeitig Flüssigkeit extrahiert wird, verwendet werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum kontinuierlichen Extrahieren von Flüssigkeit aus strömenden Suspensionen, insbesondere aus Zellulosebrei, mit einem Gehäuse, durch das die Suspension in axialer Richtung strömt und in dem wenigstens ein mit Hilfe eines mit einem Antrieb verbundenen Schaftes in Richtung der Suspensionsströmung hin- und herbewegbarer, hohler Siebkörper angeordnet ist, der gegenüber dem Gehäuse durch eine Gleitdichtung abgedichtet ist, wodurch sich das filtratseitige Hohlraumvolumen des Siebkörpers bei seiner Hin- und Herbewegung vergrößert bzw. verkleinert, und der mit Auslassen für das Austragen von abgesiebter Flüssigkeit versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß am — in Strömungsrichtung gesehen — vorderen und hinteren Ende des SiebkörpersJl 1,30; 103,104,105,106; 150,152,153) Gleitdichtungen (12, 13; 32, 35) vorgesehen sind, die an Teilen des Gehäuses mit unterschiedlichen Querschnittsbereichen anliegen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Siebkörper (11; 104; 106; 151) mit am Umfang des Gehäuses anliegenden Lagern versehen ist, so daß die Suspension innerhalb des Siebkörpers strömt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Siebkörper (30; 103; 105; 150) mit an einem ununterbrochenen oder geteilten Lagerkörper (33, 36; 115) anliegenden Lagern versehen ist, so daß die Suspension an der Seite des Siebkörpers strömt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Siebkörper (11; 104,106; 151) mit am Innenumfang des Gehäuses anliegenden Lagern versehen ist und daß wenigstens ein Siebkörper (30; 103,105; 150) mit zentral im Gehäuse angeordneten Lagern versehen ist, so daß. die Suspension zwischen den Siebkörpern strömt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse einen rechteckigen Querschnitt besitzt, in dem wenigstens ein gerader Siebkörper (103, 104; 105, 106) in einer Richtung senkrecht zur Bewegungsrichtung der Suspension angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Längs-Sicbkörper (103,104; 105, 106) parallel zueinander mit im wesentlichen gleichem Abstand voneinander innerhalb der Wände des Gehäuses angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse kreisförmigen Querschnitt besitzt und einen oder mehrere konzentrisch angeordnete, ringförmige Siebkörper (152, 153) enthält, deren Siebflächen einander über den Querschnitt verteilt zugekehrt sind.