DE69019239T2

DE69019239T2 - Vorrichtung zur Flüssigkeitsentgasung.

Info

Publication number: DE69019239T2
Application number: DE69019239T
Authority: DE
Inventors: Jean-Pierre Lamort
Original assignee: E&M Lamort Fils SA
Current assignee: Kadant Lamort SAS
Priority date: 1989-06-21
Filing date: 1990-06-15
Publication date: 1996-01-18
Anticipated expiration: 2010-06-16
Also published as: EP0404647A1; FI96487C; ES2074552T3; FI96487B; FR2648725B1; DE69019239D1; US5182031A; JPH0326305A; JP3024776B2; FI903131A0; EP0404647B1; FR2648725A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Entlüftung von Flüssigkeit und insbesondere von Papierbrei.
Der ausgehend von Altpapier hergestellte Papierbrei besitzt nach den Behandlungsschritten des Aufschlusses und des ersten Waschens im allgemeinen eine Aufhellungsstufe für den Brei durch Entfernung der Pigmente und der Druckfarben, was auch De-inken genannt wird.
Dieses De-inken wird üblicherweise durch die Technik der Flotation durchgeführt: der Papierbrei wird unter Druck in einen Bottich eingebracht, und zwar über Mischdüsen, die einen Schaum bilden, dessen Blasen die Druckfarben aufnehmen. Der Schaum wird anschließend vom Rest des Breies durch langsame oder schnelle Flotation, entsprechend der jeweils verwendeten Vorrichtung, getrennt und entnommen.
Diese Technik der Flotation durch Herstellung von Schaum kann auch für die Verunreinigungen mit geringen Abmessungen und kleinerem Gewicht, andere als die Druckerfarbe, eingesetzt werden.
Obwohl diese Technik für die Qualität des De-inkens des Breies gute Resultate liefert, ergibt sie doch Nachteile bei der Behandlung des extrahierten Schaums.
So muß der einmal entnommene Schaum zerquetscht, d. h. entlüftet werden, und zwar zunächst, um das erhebliche Volumen, das er einnimmt, zu verringern, und dann auch noch, um die Luft von dem Breianteil, der sie enthält, zu dessen Wiedergewinnung abzutrennen.
Der Schaum wird allgemein in bekannten Separatoren wirksam zerstört. Allerdings weist die aufgefangene Flüssigkeit wiederum eine erhebliche Menge Luft in Form einer Vielzahl von Blasen sehr geringer Abmessungen auf, wobei die Dichte des Breies im Bereich von 0,7 bis 0,5 liegt.
Auch läßt sich diese Flüssigkeit, die man wiederverwenden will, gerade aufgrund dieses Vorhandenseins von Luft schwierig transportieren: sie bildet in den Leitungen Lufttaschen, welche den Einsatz herkömmlicher Pumpen verhindern. Daher müssen kostspieligere Verdrängerpumpen vorgesehen werden.
Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, einen Apparat zu schaffen, der die Flüssigkeiten vollständig entlüftet, und zwar nicht durch erzwungene Extraktion der in Form von Blasen vorliegenden Luft, sondern durch solche Extraktion und Freisetzung der in der Flüssigkeit und in den Blasen, die sich bilden können, enthaltenen Luft derart, daß diese Flüssigkeit, wieviel Luft in ihr auch enhalten sein mag, nach der Behandlung keine Spur von Luft mehr aufweist.
Die Erfindung hat eine Vorrichtung zur Entlüftung von Flüssigkeit und insbesondere von Papierbrei nach dem Anspruch 1 zum Gegenstand.
Die Vorrichtung gemäß bevorzugten Ausführungsformen zeichnet sich auch durch die folgenden Merkmale aus:
Sie enthält:
- Mittel zur Regulierung der Flüssigkeitsmenge am Auslaß zur Steuerung der Dauer der Bewegung der Flüssigkeit;
- das geschlossene Volumen ist eine Einfassung von im wesentlichen zylindrischer Form, die Welle des Rotors verläuft längs der Hauptachse des Volumens, die Mittel zum Zentrifugieren sind vorzugsweise radial verlaufende Flügel oder Schaufeln, und die Luftauslaßleitung ist in der Hauptachse angeordnet;
- die mit Öffnungen versehene Ummantelung ist zylindrisch und weist dieselbe Hauptachse wie das Volumen auf;
- die Mittel zum intensiven Bewegen bestehen aus Flächenelementen und Öffnungen, welche eine radiale Strömung der Flüssigkeit zulassen, wobei die Flächenelemente von den Mitteln zum Zentrifugieren getragen werden;
- die Mittel zum intensiven Bewegen bestehen aus einer vorzugsweise im wesentlichen zylindrisch ausgebildeten Trommel, die mit dem Rotor drehbeweglich ist, von dem Ende der Zentrifugier-Schaufeln getragen wird und eine Vielzahl radialer Öffnungen oder Löcher aufweist;
- die Querschnitte der Öffnungen der Ummantelung sind sehr viel kleiner als die der Trommel, so daß der Strömungswiderstand durch die Trommel gegenüber dem durch die Ummantelung vernachlässigbar ist, damit die in Bewegung befindliche Trommel in der Flüssigkeit eingetaucht bleibt und diese während der zu deren Entlüftung erforderlichen Dauer bewegt, und
- bevorzugt handelt es sich bei den Öffnungen der Trommel und der Ummantelung allgemein um Löcher, es könnten aber auch Schlitze sein, und der Durchmesser der Löcher der Ummantelung ist etwa fünfmal kleiner als der der Löcher der Trommel.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.
Die vorliegende Erfindung führt zu den folgenden Vorteilen:
- die Flüssigkeit im Ablaß ist vollständig entlüftet: es liegt keine Spur von Luft mehr vor, was nach einer Dekantierung nicht der Fall ist, selbst wenn die Dekantierung lange dauert;
- die Entlüftung geschieht sehr schnell: eine Bewegung für einige Augenblicke reicht aus;
- die Ummantelung wirkt auch als Filtersieb, was es gestattet, die groben L5 Verunreinigungen auszusondern, welche die Düsen verstopfen können, insbesondere wenn die entlüftete Flüssigkeit einem neuen De-inken unterzogen werden soll, und
- die Öffnungen der Ummantelung können sehr fein ausgeführt sein und die Vorrichtung kann dann auch als Klassierer für Fasern eingesetzt werden, wobei nur ein Teil der Fasern durch die Ummantelung hindurchtritt und der andere Teil für eine spätere Weiterbehandlung abgetrennt wird.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird in der beigefügten Zeichnung ein Ausführungsbeispiel für die Erfindung dargestellt. Es zeigen:
- Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung für eine erste Ausführungsform;
- Fig. 2 einen schematischen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer zweiten Ausführungsform;
- Fig. 3 eine Perspektivdarstellung einer Trommel zum Zentrifugieren und Bewegen gemäß der Erfindung;
- Fig. 4 einen Querschnitt der Trommel nach Fig. 3, und
- Fig. 5 eine Perspektivdarstellung einer Ausführungsform des Rohres zum Aufsammeln von Luft entsprechend der Erfindung.
Wie in der Zeichnung zu sehen ist, umfaßt die erfindungsgemäße Entlüftungs-Vorrichtung ein geschlossenes, bevorzugt zylindrisches Volumen 1 mit einer Hauptachse 2 sowie mit einer Einlaßleitung 3 für Luft enthaltenden Brei, einer Auslaßleitung 4 für entlüfteten Brei und einer Leitung 5 zum Abzug von Luft.
Im Inneren dieses Volumens 1 ist ein Rotor mit einer Welle 6 angeordnet, die in der Hauptachse 2 des Volumens 1 verläuft. Diese Welle trägt Mittel zum Zentrifugieren und Mittel zum intensiven Bewegen der zentrifugierten Flüssigkeit. Im Ausführungsbeispiel sind die Mittel zum Zentrifugieren Flügel 7 oder Schaufeln, die radial gerade verlaufen; man kann aber gleichermaßen auch radiale gekrümmte Schaufeln vorsehen, deren Form in Fig. 3 dargestellt ist.
Am Ende der Schaufeln 7 sind Flächenelemente angeordnet, die in dem durch Zentrifugieren gegen die Wände des Bottichs geschleuderten Brei starke Verwirbelungen erzeugen sollen.
Beim Ausführungsbeispiel bestehen diese Flächenelemente aus einer koaxial zur Hauptachse 2 verlaufenden und im wesentlich zylindrisch ausgebildeten Trommel 8, die mit einer Vielzahl von Löchern 9 versehen ist.
Diese Trommel bildet ein Mittel zum Bewegen bzw. zum Rühren in dem Sinne, daß der von den Schaufeln 7 heftig in eine Zentrifugalbewegung versetzte Brei teilweise gegen die Flächenelemente 10 der Trommel (d. h. den nicht mit Löchern versehenen Teil) prallt, wobei der Rest durch die Löcher 9 hindurchdringt. Die Breimenge wird so geregelt, daß der Pegel 11 des Breis dafür ausreicht, daß die Trommelfläche ständig in den Brei eingetaucht bleibt.
Folglich bewegt sich diese mit Löchern versehene Fläche in einem Brei, der einer Zentrifugalkraft unterliegt.
Die Abmessungen der Löcher sind so ausgelegt, daß der Brei, der nach einer Zentrifugal- Schleuderbewegung nicht ablaufen und die Schaufeln nicht verlassen kann, in Richtung auf die Trommel zurückläuft und beim Durchlauf durch diese erneut einer heftigen Bewegung ausgesetzt wird.
Die Trommel stellt nur ein Ausführungsbeispiel dar und kann durch jede andere äquivalente Einrichtung ersetzt werden; sie bildet eine zylindrische Ummantelung mit Flächenelementen, gegen die der Brei stößt, was anscheinend die Blasen zerplatzen läßt und unter Einwirkung des vom Zentrifugieren herrührenden Druckgradienten die Luft freisetzt, die sich in Richtung auf das Zentrum bewegt, und mit Löchern, um den Brei durch diese zylindrische Rühr-Ummantelung hindurchströmen zu lassen.
Man kann im Sinne der Erfindung aber auch eine Trommel mit konischer Drehform vorsehen.
Die Vorrichtung enthält Mittel zum Regulieren der Menge der entlüfteten Flüssigkeit.
Es ist also erforderlich, daß der Brei über eine für eine vollständige Entlüftung ausreichend lange Zeit hinweg gerührt bzw. bewegt wird.
Zu diesem Zweck hält man den Brei in dem Volumen, indem man die Auslaßmenge herabsetzt.
Bei einer ersten Variante ordnet man auf der Auslaßleitung 4 ein einfaches Ventil 12 an. In der Praxis ist es jedoch notwendig, daß die Einlaßmenge konstant ist, was insbesondere dann nicht der Fall ist, wenn die Flüssigkeit am Einlaß einen großen Anteil an Luft enthält. Dann ergibt sich, daß sich die Breimenge im Volumen 1 sehr schnell ändern kann und die Dicke des zentrifugierten Brei-Rings soweit abnehmen kann, daß die Rührtrommel nicht mehr in Brei eingetaucht ist.
Um diese Schwierigkeit zu beheben, ordnet man vorteilhafterweise um den Rotor herum eine mit Öffnungen versehene Ummantelung 13 an, die das Volumen 1 in zwei Bereiche aufteilt: einen Einlaßbereich 19 mit mechanischen Einrichtungen zur Entlüftung, nämlich dem Rotor mit seiner Welle, seinen Schaufeln und der Trommel, sowie einen Bereich 20 zum Ablassen und zum Absetzen der entlüfteten Flüssigkeit.
Diese Ummantelung 13 hat die Funktion, mit der Regelung für die Luft enthaltende Flüssigkeit zusammenzuwirken: dazu sind die Abmessungen der Öffnungen, die Löcher sind oder andere Formen aufweisen, so gewählt, daß ihr Querschnitt sehr viel kleiner gegenüber dem der Löcher der Trommel ist. Der Druckverlust in der Trommel ist dann gegenüber dem der Ummantelung unempfindlich. Der Brei wird dann im Einlaßbereich gegenüber der Ummantelung, durch die er nur langsam hindurchdringt, zurückgehalten und bildet einen Zylinder recht gleichbleibender Dicke, in den die Trommel eingetaucht ist.
Bevorzugt ist der Durchmesser der Löcher der Ummantelung etwa fünfmal kleiner als der Durchmesser der Löcher der Trommel. Beispielshalber und ohne Beschränkung hierauf können die Löcher der Ummantelung einen Durchmesser von 1 bis 5 Millimeter bei einem Durchmesser der Löcher der Trommel von 5 bis 25 Millimeter aufweisen; jedoch können die Löcher der Ummantelung auch kleiner sein mit einem Durchmesser kleiner als 1 Millimeter.
Außerdem ist auf dem Rotor an dessen radialem Ende mindestens eine Schaufel 14 angebracht, welche die Innenfläche der Ummantelung abwischen soll, um deren Verstopfung zu verhindern. Beim dargestellten Beispiel ist diese Schaufel auf der Oberfläche der Trommel angeordnet und erstreckt sich über deren gesamte Länge hinweg.
Weiterhin ist ein Rohr 15 zum Sammeln der aus dem Brei extrahierten Luft vorgesehen. Dieses Rohr ist koaxial zur Drehachse 2 des Rotors angeordnet, und zwar auf der Seite der Luftauslaßleitung 5, und legt einen Bereich zur Luftberuhigung fest. Die durch die Kombination des Rührvorganges und des Zentrifugierens extrahierte Luft ist während ihrer in das Zentrum gerichteten Bewegung der Einwirkung der Schaufeln ausgesetzt. Das Rohr, das von den Schaufeln getragen wird, ist an seinen beiden Enden 16, 17 offen und die Luft kann ungehindert dort eintreten. Das Innere des Rohres weist keine Schaufeln auf und die darin befindliche Luft unterliegt somit keiner Zentrifugierwirkung.
Dieses Rohr erstreckt sich auf der Luftauslaß-Seite, um die Luft in Richtung auf die Auslaßleitung 5 zu führen, es kann sich aber auch über einen größeren Abschnitt der Welle 6 hinweg erstrecken und gar selbst die Welle bilden. ln diesem Falle kann das Rohr beispielsweise (Fig. 5) die Schaufeln 7 tragen und in seiner Oberfläche Löcher 18 zum Durchströmen der Luft aufweisen.
Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung zeigt eine erste Ausführungsform: der Einlaß für den Luft enthaltenden Brei ist an einem Ende des Volumens, senkrecht zu dessen Achse, angeordnet. Die Auslaßleitung 4 für entlüfteten Brei liegt auf der Seite des gegenüberliegenden Endes, so daß der Brei die gesamte Länge des Zylinders durchläuft, bevor er abgegeben wird.
Die Luftauslaßleitung 5 ist auf der Achse 2 auf der Seite der Leitung 3 zum Eintritt von Brei angeordnet, und zwar gegenüber den Einrichtungen zum Antrieb des Rotors.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform liegt die Brei-Einlaßleitung in der Achse 2 des Volumens und auf der den Einrichtungen zum Antrieb des Rotors gegenüberliegenden Seite, während sich der Luft-Auslaß auf der Seite dieser Antriebseinrichtungen befindet. Das Luft-Sammelrohr mündet in ein Druckgefäß 21 zur Aufnahme von Luft, das an der Einfassung dort befestigt ist, wo die Leitung 5 liegt.
Außerdem ist am Einlaß des Druckbehälters 21 zur Aufnahme von Luft eine Wand in Form eines Kranzes 22 vorgesehen, die dazu dient, den Brei im Zylinder unter Zentrifugal- Wirkung zu halten und zu verhindern, daß der Brei aus dem Zylinder aus- und in diesen Druckbehälter eintritt.
Ein solcher Kranz kann auch bei dem Beispiel nach Fig.1 vorgesehen sein und ist dort mit dem Bezugszeichen 23 bezeichnet, wobei er in diesem Falle am Ende der Trommel 8 befestigt ist und in Richtung auf die Mittelachse 2 hin verläuft, um einen Rückhalte-Rand in einer Größenordnung von 20 bis 30 Millimetern zu bilden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist zahlreiche Vorteile auf:
- das Volumen arbeitet gleichermaßen mit einem horizontal wie auch mit einem vertikal liegenden Zylinder,
- die Einfassung kann in irgendeiner Form vorliegen, wenn eine mit Löchern versehene Ummantelung vorhanden ist. Letztere muß zylindrisch und zur Rotorachse koaxial sein, um einen Zylinder gleicher Dicke aus zentrifugiertem Brei festzulegen;
- die Entlüftung ist praktisch vollständig oder zumindest völlig ausreichend im Hinblick auf ihren späteren Weitertransport in den Leitungen der Geräteanordnung, und dies für jede Qualität der Eingangs-Flüssigkeit, ob es sich nun um Wasser oder einen mit chemischen Stoffen und Luft stark belasteten Brei handelt,
- die mit Löchern versehene Ummantelung besitzt auch eine Filterwirkung, was es gestattet zu vermeiden, daß die Verunreinigungen das Volumen verlassen und in die Düsen der nachfolgenden Stufe zum De-inken gelangen;
- die mit Löchern versehene Ummantelung hat eine automatische Mengen- Regulierfunktion, was den Einsatz der Vorrichtung ohne vorgeschaltete Einrichtung zur Regelung der Zuführmenge zuläßt.

Claims

1. Vorrichtung zur Entlüftung von Flüssigkeit und insbesondere von Papierbrei, dadurch gekennzeichnet, daß sie folgende Merkmale enthält:

- ein geschlossenes Volumen (1), das zwischen einer Einlaßleitung (3) für lufthaltige Flüssigkeit und einer Auslaßleitung (4) für entlüftete Flüssigkeit einen Flüssigkeitskreislauf festlegt;

- einen Rotor mit einer Welle (6), die im geschlossenen Volumen (1) verläuft und Mittel (7) zum Zentrifugieren der Flüssigkeit trägt;

- eine Trommel (8), die mit Löchern (9) versehen ist, von der Welle (6) getragen wird und im Flüssigkeitskreislauf zwischen der Einlaßleitung (3) und der Auslaßleitung (4) angeordnet ist;

- eine mit Löchern versehene Ummantelung (13), die am geschlossenen Volumen (1) befestigt ist, deren Löcher kleinere Abmessungen als die Löcher (9) der Trommel (8) aufweisen und die im Flüssigkeitskreislauf zwischen der Trommel (8) und der Auslaßleitung (4) angebracht ist, und

- eine Leitung (5), die an eine Luftauslaßöffnung des geschlossenen Volumens (1) in einem um die Welle (6) festgelegten zentralen Bereich derart angeschlossen ist, daß ein Zentrifugieren, eine starke Bewegung durch die Trommel (8) sowie eine intensive Reibung zwischen der Trommel (8) und der mit Löchern versehenen Ummantelung (13) entsteht, wodurch die Blasen zerquetscht werden und die Luft freigesetzt wird, die sich unter Einwirkung des vom Zentrifugieren herrührenden Druckes in dem zentralen Bereich sammelt und durch die Leitung (5) abgezogen wird.

2. Vorrichtung zur Entlüftung von Flüssigkeit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel (12, 13) zum Regulieren der Auslaßmenge an entlüfteter Flüssigkeit aufweist, um die Dauer des Bewegens der Flüssigkeit zu steuern.

3. Vorrichtung zur Entlüftung von Flüssigkeit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

- das geschlossene Volumen (1) eine Einfassung von im wesentlichen zylindrischer Form ist;

- die Welle (6) des Rotors längs der Hauptachse (2) des Volumens verläuft;

- die Mittel zum Zentrifugieren radial verlaufende Flügel oder Schaufeln (7) sind, und

- die Luftauslaßleitung in der Hauptachse angeordnet ist.

4. Vorrichtung zur Entlüftung von Flüssigkeit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Löchern versehene Ummantelung (13), die das Volumen aufteilt, zylindrisch ausgebildet ist und dieselbe Hauptachse (2) wie das Volumen (1) aufweist.

5. Vorrichtung zur Entlüftung von Flüssigkeit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnitte der Löcher der Ummantelung sehr viel kleiner als die der Löcher der Trommel sind, so daß der Druckverlust in der Trommel vernachlässigbar gegenüber dem der Ummantelung ist, damit die in Bewegung befindliche Trommel in der Flüssigkeit eingetaucht bleibt, während sie diese so lange rührt, wie es zu deren Entlüftung erforderlich ist.

6. Vorrichtung zur Entlüftung von Flüssigkeit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Löcher der Ummantelung etwa fünfmal kleiner als der der Löcher der Trommel ist.

7. Vorrichtung zur Entlüftung von Flüssigkeit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsmittel mindestens eine Längsschaufel (14) aufweisen, die sich über die gesamte Länge der mit Löchern versehenen Ummantelung (13) erstreckt und zu deren Reinigung dient.

8. Vorrichtung zur Entlüftung von Flüssigkeit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie am Flüssigkeitsauslaß ein Regulierventil (12) für den Durchsatz aufweist.

9. Vorrichtung zur Entlüftung von Flüssigkeit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßleitung (3) in der Achse (2) der Rotorwelle angeordnet ist.

10. Vorrichtung zur Entlüftung von Flüssigkeit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrifugier-Schaufeln (7) der Luftauslaßleitung (5) unmittelbar benachbart ein Rohr (15) tragen, das zur Rotorwelle koaxial verläuft und zur Aufnahme und zur Führung der aus der Flüssigkeit extrahierten Luft dient.