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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Siebvorrichtung zum Sieben von annehmbarem und zurückweisbarem Material von einer Fasersuspension und betrifft insbesondere eine Siebvorrichtung von der in dem Oberbegriff von Anspruch 1 definierten Art.
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Die vorliegende Erfindung umfasst ferner ein Siebverfahren von der in dem Oberbegriff von Anspruch 12 definierten Art.
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Eine derartige Siebvorrichtung und ein derartiges Siebverfahren sind in der
US-A-5 798 025 offenbart.
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2. Stand der Technik
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Bei dem Papierherstellungsverfahren wird typischerweise eine Siebvorrichtung verwendet, um Fremdstoffe von einer Fasersuspension zu trennen. Eine typische Siebvorrichtung kann ein Gehäuse umfassen, in dem ein Siebkorb um eine konzentrisch angeordnete Rotoranordnung herum befestigt ist. Der Siebkorb kann aus einem relativ dünnen Metallplattenmaterial hergestellt sein, obwohl oft auch Stangen- oder Drahtmaterialien verwendet werden, die, wenn sie in einer Siebvorrichtung befestigt werden, für eine Barriere zwischen einer Siebkammer und einer Gutstoffkammer sorgen. Die Fasersuspension wird durch einen Zufuhreinlass in die Siebkammer transportiert. Die Fasersuspension wird entweder in den inneren oder den äußeren Abschnitt des Siebkorbes eingeführt, in Abhängigkeit von dem speziellen Typ der verwendeten Siebvorrichtung. Material, das den Siebkorb nicht durchläuft, strömt von dem Zufuhreinlass weg zu einem Ende der Siebkammer und wird durch einen Ausschlussauslass entfernt.
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Ein bekannter Siebkorb-Typ weist kreisförmig geformte Öffnungen auf, die derart dimensioniert sind, dass sie unerwünschte Feststoffe ausschließen, und kann entlang der Länge des Korbes Halteringe aufweisen, die für einen zusätzlichen mechanischen Halt sorgen. Ein weiterer Siebkorb-Typ weist Schlitze auf, deren Länge wesentlich größer ist als deren Breite, um andere Material-Typen zu trennen, und kann entlang der Länge des Siebkorbes angeordnete Halteringe aufweisen, die für einen zusätzlichen mechanischen Halt sorgen. Ein noch weiterer Siebkorb-Typ umfasst sich längs erstreckende Drähte, die mit jedem ihrer Enden an entsprechenden ringförmigen Sicherungsringen befestigt sind. Die Sicherungsringe werden verwendet, um den Siebkorb in der Siebvorrichtung zu befestigen. Die Sicherungsringe sind mit einem feststehenden Element derart verschraubt, dass der Siebkorb daran gehindert ist, in Ansprechen auf die von den/der rotierenden Flügeln oder Trommel erzeugten Torsionskräfte zu rotieren.
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Die Rotoranordnung umfasst im Allgemeinen Flügel oder eine Profiltrommel, die an einer rotierenden Welle in unmittelbarer Nähe des Siebkorbes befestigt sind/ist, um über die Öffnungen des Siebkorbes zu streichen. Die Flügel oder die Profiltrommel können derart angeordnet sein, dass sie über die Innen- oder Außenfläche des Siebkorbes streichen. Die rotierende/n Flügel oder die Profiltrommel erzeugen/erzeugt hydrodynamische Impulse in der radialen Richtung mit einer Stärke und Frequenz, die ausreichen, um jegliche Faserpfropfen, die in den Öffnungen eines Siebkorbes auftreten, kontinuierlich zu entfernen. Die durch die hydrodynamischen Impulse bewirkten lokalen Strömungen verlaufen im Allgemeinen in einer Richtung, die der Strömung des Flüssigzellstoffes, der unter Druck an den Siebkorb geliefert wird, entgegen gesetzt ist.
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Bei einer Siebvorrichtung wie oben beschrieben erfolgen das Ausflocken, das Zerfasern und das Sieben beinahe vollständig innerhalb des Rotors als ein Ergebnis hydrodynamischer Wirkungen und Druckpulsationen, die durch die rotierenden Flügel in dem Rotor bewirkt werden. Obwohl solche Siebvorrichtungen weiter in einem wirkungsvollen Sieben der Fasersuspension resultieren, kann die Ausschlussrate auf Grund von ungenügendem Entstippen und Zerfasern höher sein als gewünscht.
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Eine Siebvorrichtung der oben erwähnten Art ist in der
US A 5 798 025 offenbart. Bei dieser bekannten Siebvorrichtung definieren der Rotorring und der stationäre Zerfaserungsring einen Zerfaserungsabschnitt, der derart ausgebildet ist, dass kegelstumpfförmige Arbeitsflächen an dem Rotorring und dem stationären Zerfaserungsring, die in Richtung einer Ausschlusskammer auseinander laufen, mit einem geringen Spalt zueinander weisen, und eine Anzahl von Taschen aufweisen, die um den Umfang und in zwei Stufen in einer Richtung einer Erzeugenden ausgebildet sind. Die zwei Stufen von Taschen, d. h. die Taschen mit kleinerem und mit größerem Durchmesser, dienen als Einlass bzw. als Auslass. Der Rotorring ist an dem Zwischenabschnitt des Rotors angeordnet. Die Siebkammer ist unter dem Rotorring und unter dem Siebkorb vorgesehen. Eine vergleichbare Siebvorrichtung ist in der
US-A-5 597 075 offenbart.
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Im Stand der Technik wird eine Siebvorrichtung benötigt, die für ein verbessertes Entstippen, Zerfasern und Sieben der Fasersuspension sorgt, was in einer erhöhten Gutstoffrate bei geringeren Anforderungen an den Einsatz resultiert.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung stellt eine Siebvorrichtung und ein Siebverfahren wie in Anspruch 1 bzw. in Anspruch 12 definiert ist, bereit.
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Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass ein verbessertes Entstippen, Zerfasern und Sieben bereitgestellt wird.
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Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass der Rotorklingenring und/oder der stationäre Zerfaserungsring mit einer aus einer Vielzahl verschiedener Konfigurationen ausgewählt sein kann, und dennoch eine verbesserte Funktionsfähigkeit bereitstellt.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die oben erwähnten und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung und die Art, wie diese erreicht werden, werden offensichtlicher, und die Erfindung wird besser verständlich, durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen. In den Zeichnungen ist:
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1 eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform einer Siebvorrichtung der vorliegenden Erfindung;
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2 eine vergrößerte Teilansicht eines Abschnittes der in 1 gezeigten Siebvorrichtung;
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3 eine Draufsicht entlang der Schnittlinie 3-3 in 1;
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4 eine perspektivische Ansicht des in den 1–3 veranschaulichten Rotorklingenringes; und
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5 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines Rotorklingenringes.
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Entsprechende Bezugszeichen bezeichnen in den verschiedenen Ansichten durchgehend entsprechende Teile. Die hierin dargelegten erläuternden Beispiele veranschaulichen eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung in einer Form, und solche erläuternden Beispiele sollen den Umfang der Erfindung in keinerlei Weise begrenzen.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Unter nunmehriger Bezugnahme auf die Zeichnungen und insbesondere auf die 1 und 2 ist eine Ausführungsform einer Siebvorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung zum Sieben von annehmbarem und zurückweisbarem Material von einer unter Druck stehenden Fasersuspension 12 gezeigt. Die Siebvorrichtung 10 umfasst allgemein ein Gehäuse 14, einen Rotor 16, einen Siebkorb 18, einen Rotorklingenring 20 und einen stationären Zerfaserungsring 22.
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Das Gehäuse 14 definiert einen Einlass 24, einen Gutstoffauslass 26, einen Ausschlussauslass 28 und einen Auslass 30 für leichtgewichtige Fremdstoffe. Die zu siebende Fasersuspension wird in eine Siebkammer 32 benachbart des Einlasses 24 und über dem Rotorklingenring 20 eingeführt. Fremdstoffe wie z. B. Kleberrückstände, Kunststoffe, etc. werden durch den Fremdstoffauslass 30 mittels einer geeigneten Technik wie z. B. Vakuum, etc. entfernt. Der Gutstoffauslass 26 ist radial außerhalb des Siebkorbes 18 angeordnet und nimmt Gutstoff auf, der den Siebkorb 18 durchläuft. Der Ausschlussauslass 28 ist unter dem Rotor 16 angeordnet und nimmt Ausschluss zum wieder Aufbereiten oder für die Entsorgung auf. Ein äußeres Umwälzrohr 29 verbindet den Ausschlussauslass 28 fluidmäßig mit der Oberseite des Gehäuses 14.
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Der Rotor 16 ist in dem Gehäuse 14 drehbar gelagert. Im Speziellen ist der Rotor 16 an einer Welle 34 befestigt, die wiederum durch das Gehäuse 14 indirekt gelagert ist. Eine an einem Ende der Welle 34 angeordnete angetriebene Blockscheibe 36 ist durch eine Antriebsquelle (nicht gezeigt) angetrieben, um den Rotor 16 drehbar anzutreiben. In der gezeigten Ausführungsform umfasst der Rotor 16 eine Vielzahl von axial gestapelten und radial beabstandeten Flügeln 38, die das Siebverfahren unter Verwendung des Siebkorbes 18 unterstützen, und auch die Reinigung der Öffnungen oder Durchbrechungen in dem Siebkorb 18 unterstützen.
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Der Siebkorb 18 ist allgemein konzentrisch um und eng benachbart des Rotors 16 angeordnet. Der Siebkorb 18 umfasst zumindest ein Siebelement 40, das eine Vielzahl von Öffnungen oder Durchbrechungen zum Sieben von annehmbarem und zurückweisbarem Material aus dem Ausschlussmaterial in der Fasersuspension 12 umfasst oder definiert. In der gezeigten Ausführungsform weist der Siebkorb 18 die Form einer Tafel oder einer Metallblechwand mit einer Vielzahl darin ausgebildeter Durchbrechungen oder Öffnungen auf, die zulassen, dass das annehmbare Material durch sie hindurch läuft. Die Durchbrechungen oder Öffnungen können in Abhängigkeit von der besonderen Anwendung der Siebvorrichtung 10 dimensioniert und konfiguriert sein. Radial ausserhalb des Siebkorbes 18 beabstandet ist zwischen dem Siebkorb 18 und dem Gehäuse 14 eine Gutstoffkammer 42 angeordnet, die fluidmäßig mit dem Gutstoffauslass 26 verbunden ist.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die Siebvorrichtung 10 einen Rotorklingenring 20, einen stationären Zerfaserungsring 22 und eine Wirbelverstärkungstasse 44, die über einem Rotor 16 und einem Siebkorb 18 angeordnet ist. Der in den 3 und 4 in größerem Detail gezeigte Rotorklingenring 20 ist mit dem oberen Ende 46 des Rotors 16 verbunden und rotiert dadurch während des Betriebes mit dem Rotor 16. Der Rotorklingenring 20 umfasst eine Vielzahl von Klingen 48, 50, die sich von dem im Allgemeinen kegelstumpfförmigen ringförmigen Ring 52 radial nach außen erstrecken. Die Klingen 48 weisen eine Höhe auf, die höher ist als die Höhe der Klingen 50. Zum Beispiel weisen die Klingen 48 in eifern Fall, in dem der Rotorklingenring 20 einen Außendurchmesser von ca. 27 Zoll aufweist, eine Höhe von ca. 3 15/16 Zoll auf, und die Klingen 50 weisen eine Höhe von ca. 2 3/8 Zoll auf. Als ein weiteres Beispiel weisen die Klingen 48, wenn der Rotorklingenring 20 einen Außendurchmesser von ca. 54 Zoll aufweist, eine Höhe von ca. 8 Zoll auf, und die Klingen 50 weisen eine Höhe von ca. 4 3/4 Zoll auf. Die unterschiedlichen Höhen der Klingen 48 und 50 helfen, die Flocken zu brechen und die Fasersuspension in der Siebkammer 32 zu zerfasern. Die kegelstumpfförmige Gestalt des ringförmigen Ringes 52 hilft, die Strömung aus Fasersuspension an dem Rotorklingenring 20 vorbei zu leiten, wie nachfolgend beschrieben wird.
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Der stationärer Zerfaserungsring 22 ist benachbart und unterhalb des Rotorklingenringes 20 angeordnet. Der stationäre Zerfaserungsring 22 ist an jedem von dem Gehäuse 14 und dem Siebkorb 18 unter Verwendung einer geeigneten Befestigungstechnik wie z. B. Schrauben 54, etc. befestigt und von diesem getragen. Der stationäre Zerfaserungsring 22 umfasst eine Vielzahl von Durchbrechungen 56, die zulassen, dass zerfaserten Fasern diese durchlaufen. In der gezeigten Ausführungsform besitzen die Durchbrechungen 56 die Form sich radial erstreckender Schlitze, die allgemein benachbart und parallel zu einander angeordnet sind. Die Durchbrechungen 56 können jedoch in Abhängigkeit von der speziellen Anwendung dimensioniert und konfiguriert sein, wie z. B. mit Löchern etc. Der Innendurchmesser des stationären Zerfaserungsringes 22 ist von dem Außendurchmesser des ringförmigen Ringes 52 des Rotorklingenringes 20 radial beabstandet und definiert dadurch einen ringförmigen Spalt 58 dazwischen, durch den ein Teil der Fasersuspension strömt.
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Eine Nabe 60 ist mit dem oberen Ende des Rotors 16 verbunden, z. B. durch Verwendung einer Vielzahl von Schrauben 62 oder dergleichen. Der Rotorklingenring 20 wiederum ist unter Verwendung einer Vielzahl von Befestigungselementen wie etwa Schrauben (nicht gezeigt) an der Nabe 60 befestigt und von dieser getragen. Somit ist der Rotorklingenring 20 über die Zwischennabe 60 indirekt mit dem Rotor 16 gekoppelt und von diesem getragen.
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Eine Verlängerungsnabe 66 ist unter Verwendung von Schrauben 62 mit der Oberseite der Nabe 60 verbunden und definiert eine allgemein kegelstumpfförmige Fläche, die sich über dem Rotorklingenring 20 radial nach, innen erstreckt. Die kegelstumpfförmige Form der Verlängerungsnabe 66 hilft dabei, die Strömung aus Fasersuspension zu dem Rotorklingenring 20 zu leiten.
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Die Wirbelverstärkungstasse 44 ist unter Verwendung geeigneter Befestigungselemente wie z. B. einer Schraube 68 mit der Verlängerungsnabe 66 verbunden und von dieser getragen. Die Drehbewegung der Wirbelverstärkungstasse 44 bewirkt die Bildung eines Wirbels in der Strömung aus Fa
durch die Ausschlusskammer 27 zu dem Ausschlussauslass 28 und von der Siebvorrichtung 10 weg transportiert. Ein Teil von dem oder der gesamte Ausschluss kann über ein äußeres Umwälzrohr 29 von dem Ausschlussauslass 28 zu der Siebkammer 32 umgewälzt werden, was in einem verbesserten Wirkungsgrad der Siebvorrichtung 10 resultiert. Die äußere Umwälzung kann durch ein steuerbares Ventil (nicht gezeigt) gesteuert sein. Gutstoff in der Gutstoffkammer 42 strömt von dem Gutstoffauslass 26 zu einer weiteren Verarbeitung. Ausschluss von dem Ausschlussauslass 28 kann in Abhängigkeit von der speziellen Anwendung wieder aufbereitet und/oder entsorgt werden. Zum Beispiel kann der gesamte Ausschluss aus dem Ausschlussauslass 28 oder ein Teil davon an eine geeignete Stelle an der Siebkammer 32 wie z. B an den Einlass 24, den Fremdstoffauslass 30 oder irgend eine andere geeignete Position rezirkuliert werden.
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Wenn unter der Wirbelverstärkungstasse 44 eine solide Platte 72 eingesetzt ist, erfolgt in der Siebvorrichtung 10 keine interne Umwälzung der Fasersuspension. Anderseits erfolgt, wenn die Platte 72 mit einer oder mehreren Öffnung/en 37 ausgebildet ist, oder zwischen der Wirbelverstärkungstasse 44 und der Verlängerungsnabe 66 entfernt ist, eine interne Umwälzung in der Siebvorrichtung 10 wie allgemein bei dem Strömungsrichtungspfeil 74 angezeigt. Die interne Umwälzung wie auch der Wirbel in der Strömung aus Fasersuspension bewirken, dass leichtgewichtige Fremdstoffe nach oben zur Mitte der Fasersuspension benachbart des Auslasses 30 für leichtgewichtige Fremdstoffe wandern. Faserflocken etc. strömen auch durch die Klingen 48 und 50, wie durch den Richtungspfeil 51 gezeigt, was in einer weiteren internen Umwälzung und verbesserten Effizienz in der Siebvorrichtung 10 resultiert. Die leichtgewichtigen Fremdstoffe werden unter Verwendung von Druckunterschieden über den Fremdstoffauslass 30 aus der Siebvorrichtung 10 entfernt.
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Unter nunmehriger Bezugnahme auf 5 ist eine weitere Ausführungsform eines Rotorklingenringes 80 gezeigt, die mit einer Siebvorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Ein Rotorklingenring 80 ist ähnlich dem Rotorklingenring 20, mit der Ausnahme, dass er eine größere Anzahl an Klingen 82, 84 umfasst, wobei die spezielle Anzahl an Klingen von der spezifischen Anwendung abhängig ist. In der gezeigten Ausführungsform umfasst der Rotorklingenring 80 insgesamt vierundzwanzig Klingen, mit drei Klingen 82 und einundzwanzig Klingen 84. Die Klingen 82 weisen eine Höhe auf, die höher ist als die Höhe der Klingen 84. Zum Beispiel weisen, wenn der Rotorklingenring 80 einen Außendurchmesser von ca. 27 Zoll aufweist, die Klingen 82 eine Höhe von ca. 4 Zoll und die Klingen 84 eine Höhe von ca. 1 Zoll auf. Als ein weiteres Beispiel weisen, wenn der Rotorklingenring 80 einen Außendurchmesser von ca. 54 Zoll aufweist, die Klingen 82 eine Höhe von ca. 8 Zoll und die Klingen 84 eine Höhe von ca. 2 Zoll auf. Der Rotorklingenring 80 ist mit der Nabe 60 gekoppelt und rotiert somit mit dem Rotor 16 wie oben stehend mit Bezug auf den Rotorklingenring 20 beschrieben ist. Der Betrieb des Rotorklingenringes 80 ist im Wesentlichen der gleiche wie jener des Rotorklingenringes 20 und wird somit nicht im weiteren Detail beschrieben.
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Während die Erfindung in einer bevorzugten Form beschrieben wurde, kann die vorliegende Erfindung innerhalb des Geistes und Umfangs dieser Offenbarung weiter abgewandelt werden. Diese Anwendung soll deshalb alle Variationen, Verwendungen oder Anpassungen der Erfindung unter Verwendung ihrer allgemeinen Grundsätze abdecken. Ferner soll diese Anwendung solche Abweichungen von der vorliegenden Offenlegung abdecken, wie sie in der bekannten oder üblichen Praxis im Stand der Technik, zu dem diese Erfindung gehört, vorkommen, und die innerhalb der Grenzen der angefügten Ansprüche liegen.
