EP0501134B1 - Reiniger für Stoffsuspensionen - Google Patents

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Publication number
EP0501134B1
EP0501134B1 EP92100954A EP92100954A EP0501134B1 EP 0501134 B1 EP0501134 B1 EP 0501134B1 EP 92100954 A EP92100954 A EP 92100954A EP 92100954 A EP92100954 A EP 92100954A EP 0501134 B1 EP0501134 B1 EP 0501134B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
purifier
accordance
inner cylinder
separation chamber
outer cylinder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP92100954A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0501134A1 (de
Inventor
Alfred Dr. Christ
Erich Dr. Linck
Herbert Holik
Wolfgang Dr. Siewert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voith Paper Fiber and Environmental Solutions GmbH and Co KG
Original Assignee
Voith Sulzer Stoffaufbereitung GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Voith Sulzer Stoffaufbereitung GmbH filed Critical Voith Sulzer Stoffaufbereitung GmbH
Publication of EP0501134A1 publication Critical patent/EP0501134A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0501134B1 publication Critical patent/EP0501134B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21D—TREATMENT OF THE MATERIALS BEFORE PASSING TO THE PAPER-MAKING MACHINE
    • D21D5/00—Purification of the pulp suspension by mechanical means; Apparatus therefor
    • D21D5/18—Purification of the pulp suspension by mechanical means; Apparatus therefor with the aid of centrifugal force
    • D21D5/22—Purification of the pulp suspension by mechanical means; Apparatus therefor with the aid of centrifugal force in apparatus with a vertical axis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B1/00—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles

Definitions

  • the invention relates to a cleaner for suspensions of the type specified in the preamble of claim 1.
  • the aim of the present invention is to provide a cleaner which is capable of effectively separating both light parts and possibly heavy parts which tend to cake together to form crusts.
  • the previously required upstream devices for heavy part separation should possibly be spared. Furthermore, it should take up as little parking space as possible.
  • the principle of centrifugal force is used in a known manner, the heavy parts accumulating on the wall of the outer cylinder in the rotation field, while the light parts strive inwards towards the wall of the inner cylinder.
  • the suspension to be treated is fed axially to the cleaner in a known manner and conveyed by a pump-like blading to the radius of the separation chamber, in accordance with the invention in such a way that at the end of each pump blade flow channel there is a sudden expansion of the flow channels, advantageously in two step increments in such a way that this step diffuser opens meridional into the deposition chamber.
  • the separation chamber is designed in the form of a ring, with radius ratios between the inner and outer cylinders in the range from 0.5 to 0.85, in particular approximately 0.70, being particularly advantageous.
  • the separate and specially rotatable part of the inner cylinder advantageously carries at least one scraper which can be inserted into a groove in the outer wall of the inner cylinder which is parallel to it. Then, during operation, the scraper continuously scrapes the outer cylinder to keep solid build-up free by whirling up these particles, namely the heavy parts, each time the scraper passes and then conveying them further by the drag forces.
  • several such scrapers are arranged on the inner cylinder in a uniform circumferential division.
  • these walls in particular the inner contour of the outer cylinder, the circumferential collecting grooves, the spewing openings with the deflection pieces and the collecting channels can be provided with wear-resistant coatings.
  • the type of installation of the cleaner is in itself arbitrary, since the rotational centrifugal acceleration is a multiple of the gravitational acceleration. In order to meet the above-mentioned requirement for smaller space requirements, a vertical installation of the apparatus is preferred.
  • the inlet of the suspension can be at the bottom or at the top, the inlet at the bottom again being preferred. Since the cleaner is a rapidly rotating, comparatively heavy system, careful storage with regard to critical speeds must be ensured.
  • the two bearing housings that support the outer cylinder are each attached to a plate that are in turn connected to each other by rigid connecting parts.
  • These plates and supports form an inner frame which is supported by means of elastic, damping elements in relation to cross members of an outer frame which can be produced with rather coarse tolerances.
  • the location, number and hardness of these elastic, damping elements can be freely selected as required to relocate the most important critical speeds to innocuous speed ranges.
  • the entire cleaner is built so that after loosening fewer flange connections and removing a light removal piece, the entire separating chamber can be lowered and pivoted out by means of a device attached to the inner frame, so that the annular separating chamber is axially accessible from above and the possibly worn scrapers are easy pulled out of their grooves and new ones can be inserted into them.
  • the suspension to be cleaned a waste paper fiber suspension
  • An elastic element for example a rubber compensator 2
  • a seal 6 is provided here between the fixed part and the following rotatable part, formed either as a packing or as a mechanical seal, and a bearing 59, which can absorb both axial and radial forces.
  • the suspension flows through a cone piece 8, which carries a ring gear 9 on a flange, via which the entire cleaner is driven by the motor 11 by means of a toothed belt 10.
  • the cone piece 8 also serves as an easily removable removal piece that can be removed first during maintenance work, as will be explained later. It is provided with closable hand openings 12, which make it possible to inspect the critical, dirt-prone inlet part and, if necessary, to clean it.
  • a pump-like inlet blading 13 which is shaped in such a way that it catches the incoming flow as smoothly as possible, guides it to a larger radius and releases it in the meridional direction.
  • This blading 13 is provided so that nowhere smaller flow gaps than e.g. 12 mm arise, so that even coarse solid parts do not lead to blockage of the apparatus.
  • the flow channels widen in the manner of a step diffuser.
  • a first expanded chamber of the step diffuser is indicated in the drawing and designated 14. From this the second step diffuser jump to the dimension of the annular separation chamber 15 takes place.
  • the purpose of this step-like widening of the flow channels is to cause a high turbulence of the suspension entering the separation chamber 15, which is able to tear apart individual fiber aggregations and to expose any wrapped, packed light and heavy parts as well as the fibers.
  • an equal number of the individual diffuser chambers 14 is provided as that of the blades 13 of the inlet blading.
  • the separation chamber 15 is formed and delimited by walls of the concentrically and coaxially arranged outer cylinders 16 and inner cylinders 17.
  • the wall of the inner cylinder 17 is provided with nose-like projections 18.
  • turbulence-inducing elements which protrude into the area of the separation chamber 15 for selection.
  • the light parts on the outer wall of the inner cylinder 17 will collect due to the centrifugal forces, while the heavy parts are carried against the inner wall of the outer cylinder 16.
  • extraction devices 19 and 20 are provided for the light parts 19 and the heavy parts 20.
  • slot-like openings 19 are provided in the inner cylinder 17, which open into subsequent discharge channels 21. These channels 21 are formed between two cone shells 22 and 23, which are held together by means of connecting ribs and close off the inner cylinder.
  • the cone jackets end in seals 25 and 26.
  • the light parts with a certain proportion of the suspension flow into a fixed central tube 27, which widens and finally leads outwards via an elastic element 28.
  • a shaft 29 which is coupled to a gear drive shaft 35.
  • this shaft 29 does not normally rotate. However, it can also be rotated by a motor for the purpose which will also be explained later. Therefore, the shaft 29 leads out through a seal 30 out of the central tube 27 to an auxiliary motor 31.
  • the heavy parts fall at the end of the deposition chamber 15 into an annular collecting groove 20 which runs in the circumferential direction on the circumference of the outer cylinder 16, so that the heavy parts which strike somewhere on the inner wall of the outer cylinder 16 are reliably conveyed to the collecting groove 20
  • Elastic scrapers 32 are provided, which are inserted and held on the inner cylinder 17 in a groove 33 running axially parallel to the inner cylinder axis.
  • the inner cylinder 17 rotates slowly during operation relative to the outer cylinder 16, ie when the number of revolutions of the outer cylinder 16 is 1500, for example, the inner cylinder 17 rotates in the same sense, for example at 1490 rpm.
  • the inner cylinder 17 is driven by means of an epicyclic reduction gear 34 with an aligned drive shaft 35 and output shaft 36.
  • the housing of this gear 34 is fixedly connected to the conical jacket 22, and the drive shaft 35 is kept at zero speed by means of the shaft 29 coupled to it . rotated with the auxiliary motor 31.
  • the conical jackets 22 and 23 connected to the ribs are fixedly connected via the blades 37 of the turbine-like outlet blading to the conical end part 38 of the cleaner, which forms the end of the outer cylinder 16 rotatable with the drive motor 11.
  • the part of the inner cylinder 17 which essentially delimits the separation chamber 15 is force-separated from this system, which is closed in terms of both force and form, so that it can be rotated specifically and separately relative to the outer cylinder 16 by the means mentioned above:
  • a driver clutch 39 on the output shaft 36 drives the separated part of the inner cylinder 17 at a somewhat reduced speed compared to the above-mentioned system connected to the outer cylinder 16.
  • the part of the inner cylinder 17 can carry out the relative rotary movement, it is separated from the inner cone jacket 22 and is supported at both ends, above and below, in bearings 40 and 41. Seals 42 and 43 prevent the penetration of suspension from the separation chamber 15 into the hollow interior of the inner cylinder 17th
  • the scrapers 32 graze along the inner wall of the outer cylinder 16 and thus prevent caking of heavy parts here, the heavy parts being carried further by the drag forces from the flow until they reach the collecting groove 20 fall.
  • the heavy parts that have fallen into the collecting groove 20 are dragged there in the circumferential direction by ribs provided in a slide ring 44, which is also moved by the rotatable part of the inner cylinder 17 via arms and / or trailing bolts 46 inserted in the groove 33, until they reach the region of the openings leading out of the collecting groove 20, spit openings 47.
  • a jet limited to the circulation of the slide ring 44 is limited to the heavy parts discharges through the spit opening 47 and impinges on a wall of a stationary collecting channel 49, which is assembled from two sections and which wraps around the outer cylinder 16.
  • This has a drain pipe 50 in at least one place. Seals between the collecting channel and the outer wall of the outer cylinder prevent splash water from undesired Places exits.
  • the same heavy parts discharge device 20, not shown in detail in the drawing, can be provided at the inlet end of the separation chamber 15 and / or in the middle thereof. This is in the case that heavy parts that are heavier than average are obtained and then do not have to be transported as far up.
  • the advantage of this arrangement of the cleaner in the two frames, the inner and the outer, is that a critical speed of the cleaner rotating during operation can be varied within wide limits. With an appropriate choice of location, number and hardness of the rubber-elastic elements 64, the critical speed can thus be shifted into a harmless speed range.
  • Protective insurance (not shown) can be attached to the inner frame, possibly also to the outer frame, which prevents the rotating cleaner from touching.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Centrifugal Separators (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Reiniger für Stoffsuspensionen der in dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.
  • Ein gattungsgleicher Apparat ist z.B. in der CH-A-253544 gezeigt. Ein ähnliches Beispiel findet man in der EP-A-0 037 347 (=US-A-4 443 331).
    Die zu reinigende Suspension wird in der Abscheidekammer beim Rotieren des Apparats in Drehbewegung versetzt. Infolge der Fliehkräfte sammeln sich die Leichtteile in Richtung zu der Apparat-Mittellinie hin, während die Schwerteile ganz außen anfallen. Mittels getrennter Austrittsleitungen sollen diese Verunreinigungen vom Gutstoff, d.h. von der gereinigten Suspension getrennt abgezogen werden.
  • Solche Reiniger haben sich in der Praxis zwar teilweise bewährt, aber sie haben den Nachteil, daß sie vergleichsweise viel Platz bentötigen, da sie durchwegs liegend angeordnet sind. Ferner ist die Wirkung beim Abscheiden von Leichtteilen unter ungünstigen Bedingungen unzureichend. Das Abscheiden von Schwerteilen konnte nicht zufriedenstellend realisiert werden. Daher wurden diese Reiniger schaltungsmäßig hinter Vorrichtungen zur Schwerteilabscheidung angeordnet.
  • Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, einen Reiniger zu schaffen, der in der Lage ist, sowohl Leichtteile effektiv abzuscheiden, als auch ggfs. Schwerteile, die die Tendenz haben, zu Krusten zusammenzubacken. Die bisher notwendigen vorgeschalteten Vorrichtungen zur Schwerteilabscheidung sollen evt. erspart werden können. Ferner soll er möglichst wenig Stellplatz beanspruchen.
  • Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch Maßnahmen, die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegeben sind, voll erfüllt.
  • In den Unteransprüchen sind sinnvolle Ausführungsbeispiele der Erfindung angegeben.
  • Beim Betrieb wird in bekannter Weise das Prinzip der Fliehkraft ausgenützt, wobei sich in dem Rotationsfeld die Schwerteile an der Wand des Außenzylinders ansammeln, während die Leichtteile nach innen zu der Wand des Innenzylinders hin streben. Die zu behandelnde Suspension wird in bekannter Weise axial dem Reiniger zugeführt und durch eine pumpenartige Beschaufelung auf den Radius der Abscheidekammer gefördert, erfindungsgemäß in der Weise, daß am Ende eines jeden Pumpenschaufel-Strömungskanals eine, vorteilhafterweise sich in zwei Stufensprüngen vollziehende, plötzliche Erweiterung der Strömungskanäle in der Weise erfolgt, daß dieser Stufendiffusor meridional in die Abscheidekammer einmündet.
  • Die stufensprungartige Erweiterung der Strömungskanäle induzieren in der Strömung eine hohe isotope Turbulenz, die in der Lage ist, die gegebenenfalls um die auszuscheidenden Teile herum agglomerierten Fasern wieder auseinander zu reißen und auf diese Weise die Teile freizulegen.
  • Zur Aufrechterhaltung oder weiteren Verstärkung dieser Turbulenz können, wenn nötig, d.h. wenn z.B. die Turbulenzdämpfung infolge hoher Faserkonzentration groß ist, zusätzliche Turbulenzanreger auf dem Innenzylinder vorgesehen werden, z.B. in Form von nasenartigen in die Strömung in der Abscheidekammer hineinragenden Verdrängungskörpern.
  • Die Abscheidekammer ist kreisringförmig gestaltet, wobei Radienverhältnisse zwischen dem Innen- und dem Außenzylinder im Bereich von 0,5 bis 0,85, insbesondere etwa 0,70, besonders vorteilhaft sind.
  • Der Austrag der Leichtteile, die sich am Innenzylinder der Abscheidekammer ansammeln, geschieht über schnutenförmige Öffnungen im Innenzylinder an dessen austrittsseitigem Ende. Diese Vertiefungen münden in zwischen den Innenzylinder abschließenden Kegelmänteln vorgesehene Kanäle und führen weiter in ein feststehendes Zentralrohr. Die beiden, diese Kanäle begrenzenden Kegelmäntel enden in einer Dichtung. Durch das Zentralrohr werden die Leichtteile mit einem gewissen Anteil an Flüssigkeit der Suspension getrennt vom Hauptstrom der Suspension, ausgetragen. Vorteilhafterweise wird der die Leichtteile begleitende Suspensionsanteil mit 0,5 bis 3 % des den Apparat durchsetzenden Suspensionsstromes bemessen.
    Die Bauweise mit der kreisringförmigen Abscheidekammer und die getrennte Führung des Innenzylinders ermöglichen es, daß mit Hilfe eines stark untersetzenden Reduziergetriebes mit koaxialer An- und Abtriebswelle, dessen Antriebswelle auf der der Drehzahl Null gehalten wird, die Drehzahl des getrennten Teiles des Innenzylinders etwas größer oder kleiner als die Drehzahl des Außenzylinders zu halten. Das Getriebe ist in dem konischen Endteil des Außenzylinders, bzw. in dem konischen, den Innenzylinder abschließenden Mantel befestigt. Vorteilhattenweise wird das Getriebe so gewählt, daß der Drehzahlunterschied im Bereich zwischen 0,1 und 2 % liegt, insbesondere bei 0,5 %. Zum Festhalten der Getriebe-Antriebswelle auf Drehzahl Null wird diese an dem Zentralrohr zum Abführen der Leichtteile stillstehend gehalten. Zum Verändern der Relativgeschwindigkeit des Innenzylinders ist diese Welle mit einem Motor antreibbar. Der getrennte und eigens rotierbare Teil des Innenzylinders trägt vorteilhafterweise mindestens einen Schaber, der in eine achsparallel an ihm angebrachte Nut in der Außenwand des Innenzylinders einschiebbar ist. Dann schabt der Schaber beim Betrieb kontinuierlich den Außenzylinder zum Freihalten von Feststoffanbackungen, indem diese Teilchen, die Schwerteile nämlich, bei jedem Schaberdurchgang etwas aufgewirbelt und dann von den Strömungsschleppkräften weiterbefördert werden. Vorteilhafterweise werden mehrere solcher Schaber in gleichmäßiger Umfangsteilung am Innenzylinder angeordnet.
  • Mindestens am Austrittsende der Abscheidekammer, gegebenenfalls für grobe Schwerteile auch in der Mitte und/oder gleich in der Nähe des Eintrittsabschnitts der Abscheidekammer, ist je eine umlaufende, kreisringförmige Sammelnut vorgesehen, in die hinein die Schwerteile fallen. In der jeweiligen Sammelnut läuft beim Betrieb, ebenfalls von dem eigens rotierbaren Innenzylinder mitgeschleppt, ein Schieberring mit um. Dieser trägt Rippen, die die Schwerteile in Umfangsrichtung weiterschieben, bis zu einer oder vorteilhafterweise mehreren in gleichmäßiger Umfangsteilung vorgesehenen Öffnungen, sogenannte Spucköffnungen, die durch die Wand des Außenzylinders führen. Diese Öffnungen werden durch eine Schieberöffnung in dem Schieberring bei seinem Umlauf jeweils kurzzeitig aufgesteuert, d.h. geöffnet. Infolge des Überdrucks der Suspension in der Abscheidekammer ergibt sich eine kräftige Strömung durch diese in dem Moment geöffneten Spucköffnungen, welche die Schwerteilansammlung in der Nähe der Rippen des Steuerschiebers mit nach außen reißt. Hier anschließend ist eine feststehende, den rotierbaren Außenzylinder umschlingende Sammelrinne angebracht, die die austretenden Schwerteile auffängt und ableitet.
    Vorteilhafterweise werden an die Spucköffnungen an der äußeren Wand des Außenzylinders Umlenkstücke angebracht, die die austretenden Schwerteilestrahlen relativ zur Drehrichtung des Außenzylinders nach rückwärts lenken. Damit prallt der Strahl mit einer tangentialen Geschwindigkeitskomponente und mit möglichst geringer Relativgeschwindigkeit auf die Wandung der Sammelrinne, was zur Verminderung des Verschleißes günstig ist, zu weniger Spritzwasserbildung führt und zusätzlich einen gewissen Antrieb ergibt.
    Damit die mit aufkonzentrierten Schwerteilen in Kontakt kommenden Wandungen möglichst gegen Verschleiß geschützt werden, können diese Wandungen, insbesondere also die Innenkontur des Außenzylinders, die umlaufenden Sammelnuten, die Spucköffnungen mit den Umlenkstücken sowie die Sammelrinnen mit verschleißfesten Beschichtungen versehen werden.
    Die Aufstellungsart des Reinigers ist an sich beliebig, da die rotationsbedingte Fliehkraftbeschleunigung ein Vielfaches der Erdbeschleunigung beträgt. Um der oben erwähnten Forderung nach kleinerem Platzbedarf nachzukommen, wird jedoch eine vertikale Aufstellung des Apparats bevorzugt. Dabei kann der Suspensionseintritt unten oder oben sein, wobei wiederum der untenliegende Eintritt bevorzugt wird.
    Da der Reiniger ein rasch drehendes, vergleichsweise schweres System darstellt, ist auf sorgfältige Lagerung in bezug auf kritische Drehzahlen zu achten. Dazu werden die beiden den Außenzylinder lagernden Lagerhäuse je auf einer Platte befestigt, die wiederum durch steife Verbindungsteile miteinander verbunden sind. Diese Platten und Träger bilden einen Innenrahmen, der mittels elastischer, dämpfender Elemente abgestützt ist gegenüber Traversen eines mit recht groben Toleranzen herstellbaren Außenrahmens. Zum Verlegen der wichtigsten kritischen Drehzahlen in unschädliche Drehzahlbereiche können Ort, Anzahl und Härte dieser elastischen, dämpfenden Elemente nach Bedarf frei gewählt werden.
  • Da die Schaber in der Abscheidekammer als Verschleißteile zu betrachten sind, ist auf ihr leichtes Auswechseln zu achten. Dazu wird der ganze Reiniger so gebaut, daß nach Lösen weniger Flanschverbindungen und Wegnahme eines leichten Ausbaustückes die ganze Abscheidekammer mittels einer an dem Innenrahmen angebauten Vorrichtung abgesenkt und ausgeschwenkt werden kann, so daß die kreisringförmige Abscheidekammer axial von oben zugänglich wird und die gegebenenfalls verschlissenen Schaber leicht aus ihren Nuten ausgezogen und neue in diese eingesetzt werden können.
  • Es ist auch vorteilhaft, an besonders verschmutzungsanfälligen Stellen, wie z.B. Schaufeleintrittskanten der Eintrittsbeschaufelung, leicht und rasch ausbaubare Teile in den Außenwandungen des Reinigers vorzusehen (z.B. Handlöcher u.ä.), so daß Inspektion und/oder Reinigung während einer kurzen Stillstandszeit möglich ist.
  • Im weiteren wird der Erfindungsgegenstand näher beschrieben und erklärt. Die Beschreibung bezieht sich auf die einzige Figur der Zeichnung, welche ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Reinigers schematisch, teilweise im axialen Längsschnitt, zeigt.
  • Die zu reinigende Stoffsuspension, eine Altpapier-Fasersuspension, wird dem vertikal im Raum aufgestellten Reiniger durch eine Leitung 1 zugeführt. Ein elastisches Element, z.B. ein Gummi-Kompensator 2 verhindert, daß namhafte Kräfte von der Zuleitung auf den Reiniger übergreifen. Es folgt ein Bogen 3 mit einem Konus 4, durch welche die Suspension in die axiale Zuströmleitung 5 geführt wird. Zwischen dem bis hierher feststehenden und dem folgenden drehbaren Teil ist hier eine Dichtung 6 vorgesehen, entweder als Packung oder als Gleitringdichtung ausgebildet, sowie eine Lagerung 59, die sowohl axiale als auch radiale Kräfte aufnehmen kann. Weiterhin strömt die Suspension durch ein Konusstück 8, das auf einem Flansch einen Zahnkranz 9 trägt, über den der gesamte Reiniger mittels eines Zahnriemens 10 vom Motor 11 angetrieben wird. Das Konusstück 8 dient gleichzeitig als leicht ausnehmbares Ausbaustück, das bei Wartungsarbeiten zuerst herausgenommen werden kann, wie später erklärt wird. Es ist mit verschließbaren Handöffnungen 12 versehen, die es gestatten, die kritische, verschmutzungsanfällige Einlaufpartie zu inspizieren und gegebenenfalls zu reinigen.
  • Es folgt in der Strömungsrichtung eine pumpenartige Eintrittsbeschaufelung 13, die so geformt ist, daß sie die ankommende Strömung möglichst stoßfrei auffängt, auf größeren Radius hinausleitet und in meridionaler Richtung entläßt. Diese Beschaufelung 13 ist so vorgesehen, daß nirgends kleinere Durchströmspalten als z.B. 12 mm entstehen, so daß auch recht grobe Festteile nicht zur Verstopfung des Apparats führen.
  • Am Austrittsende dieser Beschaufelung 13 erweitern sich die Strömungskanäle nach Art eines Stufendiffusors sprunghaft. Eine erste erweiterte Kammer des Stufendiffusors ist in der Zeichnung angedeutet und mit 14 bezeichnet. Von dieser erfolgt der zweite Stufendiffusor-Sprung auf die Dimension der kreisringförmigen Abscheidekammer 15. Der Zweck dieser stufenartigen Erweiterung der Strömungskanäle ist, eine hohe Turbulenz der in die Abscheidekammer 15 eintretenden Suspension zu verursachen, die in der Lage ist, einzelne Faserzusammenballungen auseinander zu reißen und eventuell darin eingewickelte, eingepackte Leicht- und Schwerteile als auch die Fasern freizulegen. In dieser Anordnung ist eine gleiche Anzahl der einzelnen Diffusorenkammern 14 wie die der Schaufeln 13 der Eintrittsbeschaufelung vorgesehen.
  • Die Abscheidekammer 15 wird durch Wände der konzentrisch und koaxial angeordneten Außenzylinder 16 und Innenzylinder 17 gebildet und begrenzt. Im Sinne günstiger Abscheideverhältnisse und Durchströmungen erweisen sich Radienverhältnisse des Innen- und Außenzylinders im Bereich von 0,50 bis 0,85, insbesondere etwa 0,70 als vorteilhaft. Zum Erhöhen der Strömungsturbulenz und dadurch Hindern der Teilchensammlungen an der Wandung ist die Wand des Innenzylinders 17 mit nasenartigen Vorsprüngen 18 versehen. Es bietet sich eine Reihe von bekannten Turbulenz erregenden Elementen, die in den Bereich der Abscheidekammer 15 hineinragen zur Auswahl an.
  • In der Abscheidekammer 15 werden sich infolge der Fliehkräfte die Leichtteile an der Außenwand des Innenzylinders 17 sammeln, während die Schwerteile gegen die Innenwand des Außenzylinders 16 getragen werden. Am Austrittsende der Abscheidekammer 15 sind Abzugsvorrichtungen 19 und 20 für die Leichtteile 19 und die Schwerteile 20 vorgesehen. Für die Leichtteile sind schnutenartige Öffnungen 19 im Innenzylinder 17 vorgesehen, die in anschließende Abfuhrkanäle 21 einmünden. Diese Kanäle 21 werden zwischen zwei Kegelmänteln 22 und 23 gebildet, die mittels Verbindungsrippen zusammengehalten werden und den Innenzylinder nach oben abschließen. Die Kegelmäntel enden in Dichtungen 25 bzw. 26. Die Leichtteile mit einem gewissen Anteil der Suspension fließen in ein feststehendes Zentralrohr 27, das sich erweitert und zuletzt über ein elastisches Element 28 nach außen führt.
  • Als vorteilhaft zeigt es sich, wenn der die Leichtteile begleitende Suspensionsstrom etwa 0,5 bis 3 % der durchzusetzenden Eintrittsmenge der Suspension ausmacht.
  • In der Mitte des feststehenden Zentralrohres 27 befindet sich eine Welle 29, die mit einer Getriebe-Antriebswelle 35 gekoppelt ist. Wie es später erklärt wird, dreht sich normalerweise diese Welle 29 nicht. Sie ist aber auch motorisch drehbar zu dem Zweck, der auch später erklärt wird. Deshalb führt die Welle 29 durch eine Dichtung 30 aus dem Zentralrohr 27 nach außen zu einem Hilfsmotor 31.
  • Die Schwerteile fallen am Ende der Abscheidekammer 15 in eine ringförmige, am Umfang des Außenzylinders 16 in der Umfangsrichtung verlaufende Sammelnut 20. Damit die Schwerteile, die irgendwo auf der Innenwand des Außenzylinders 16 auftreffen, verläßlich unterstützt auch bis zu der Sammelnut 20 befördert werden, sind elastische Schaber 32 vorgesehen, die am Innenzylinder 17 in einer achsparallel zur Innenzylinderachse verlaufenden Nut 33 eingeschoben und gehalten sind. Der Innenzylinder 17 dreht sich beim Betrieb relativ zum Außenzylinder 16 langsam, d.h. bei einer Umdrehungszahl des Außenzylinders 16 von beispielsweise 1500 pro Minute, dreht sich der Innenzylinder 17 mit z.B. 1490 U/min im gleichen Sinn. Angetrieben wird der Innenzylinder 17 mit Hilfe eines Umlauf-Reduziergetriebes 34 mit fluchtender Antriebswelle 35 und Abtriebswelle 36. Das Gehäuse dieses Getriebes 34 ist fest mit dem Kegelmantel 22 verbunden, und die Antriebswelle 35 wird mittels der zu ihr gekoppelten Welle 29 auf Drehzahl Null gehalten resp. mit dem Hilfsmotor 31 gedreht.
  • Die mit den Rippen verbundenen Kegelmäntel 22 und 23 sind über die Schaufeln 37 der turbinenartigen Austrittsbeschaufelung fest mit dem konischen Endteil 38 des Reinigers, der den Abschluß des mit dem Antriebsmotor 11 rotierbaren Außenzylinders 16 bildet, verbunden. Von diesem kraft- wie formmäßig geschlossenen System ist der die Abscheidekammer 15 im wesentlichen seinerseits begrenzende Teil des Innenzylinders 17 kraftmäßig getrennt, so daß er eigens und separat relativ zum Außenzylinder 16 mit den oben erwähnten Mitteln drehbar ist:
    Eine Mitnehmerkupplung 39 auf der Abtriebswelle 36 treibt den getrennten Teil des Innenzylinders 17 mit einer gegenüber dem mit dem Außenzylinder 16 verbundenen oben besagten System etwas verminderten Drehzahl an. Damit der Teil des Innenzylinders 17 die relative Drehbewegung ausführen kann, ist er von dem inneren Kegelmantel 22 getrennt und an beiden Enden, oben wie unten, in Lagern 40 und 41 gelagert. Dichtungen 42 und 43 verhindern das Eindringen von Suspension aus der Abscheidekammer 15 in das hohle Innere des Innenzylinders 17.
  • Dank der langsamen Relativbewegung zwischen dem Außenzylinder 16 und dem Innenzylinder 17 streifen die Schaber 32 entlang der Innenwand des Außenzylinders 16 und verhindern so Anbackungen von Schwerteilen hier, wobei die Schwerteile weiter von den Strömungs-Schleppkräften getragen werden, bis sie in die Sammelnut 20 fallen.
  • Die in die Sammelnut 20 gefallenen Schwerteile werden dort von in einem Schieberring 44 vorgesehenen Rippen, der ebenfalls von dem drehbaren Teil des Innenzylinders 17 über in der Nut 33 eingesetzten Arme und/oder Schleppbolzen 46 mitbewegt wird, in Umfangsrichtung geschleppt, bis sie in den Bereich der aus der Sammelnut 20 herausführenden Öffnungen, Spucköffnungen 47 gelangen. Durch eine durch den Schieberring 44 in Richtung nach außen führende Schieberöffnung tritt, in dem Moment, wo sich beim Drehen des Schieberrings 44 die Schieberöffnung an der Spucköffnung 47 befindet, ein auf bei dem Umlauf des Schieberrings 44 eine kurze Zeitdauer begrenzter Strahl, der die Schwerteile durch die Spucköffnung 47 austrägt und prallt auf eine Wand einer feststehenden, aus zwei Teilstücken zusammengebauten, den Außenzylinder 16 umschlingenden Sammelrinne 49. Diese hat an mindestens einer Stelle ein Ablaufrohr 50. Dichtungen zwischen der Sammelrinne und der Außenwand des Außenzylinders verhindern, daß Spritzwasser an unerwünschten Stellen austritt.
  • Vorteilhafterweise wird der aus der Spucköffnung 47 austretende Strahl so gelenkt, daß er relativ zur Drehrichtung des Außenzylinders 16 nach rückwärts weist. Dazu wird auf die Spucköffnung 47 auf die Außenwand des Außenzylinders 16 ein geeignetes, bogenartiges Lenkstück aufgesetzt. (In der Zeichnung nicht gezeigt).
  • Vorteilhafterweise werden mehrere in symmetrischer Anordnung am Umfang des Außenzylinders 16 verteilte Spucköffnungen 47 angebracht, die zum gleichen Zeitpunkt durch den Schieberring 44 jeweils aufgesteuert werden.
  • Eine gleiche, nicht detailliert in der Zeichnung dargestellte Schwerteile-Austragsvorrichtung 20 kann am eintrittsseitigen Ende der Abscheidekammer 15 und/oder auch in ihrer Mitte vorgesehen werden. Das in dem Fall, daß überdurchschnittlich schwere Schwerteile anfallen, die dann nicht so weit nach oben transportiert werden müssen.
  • Der Austrag des Gutstoffes, d.h. der gereinigten Suspension, erfolgt durch den konischen Endteil 38 des Außenzylinders mit den an ihm befestigten Schaufeln 37 der turbinenartigen Austrittsbeschaufelung. Diese Schaufeln 37 sind auch an dem Kegelmantel 23 befestigt. Die Schaufeln 37 sind an ihrem Austrittsende so gekrümmt, daß sie die Strömung drallfrei in das koaxiale Austrittsrohr 53 führen. Dieses trägt eine Lagerung 54, ein sog. Loslager, das keine axialen Kräfte aufnimmt und eine Verschiebung des Austrittsrohres 53 in axialer Richtung zuläßt, sowie eine Dichtung 55. Es folgt ein austrittsseitiger Krümmer 56 sowie ein elastisches Zwischenstück 57 und endlich eine Austrittsleitung 58.
  • Die untere Lagerung 59 und die obere Lagerung 54 sind in Lagergehäusen 60 eingebaut, die ihrerseits an je einer Platte 61 bzw. 62 befestigt sind, die mittels mehrerer deformationsfreier Verbindungselemente, z.B. Rohre 63 fest miteinander verbunden sind. Diese zwei Platten 61 und 62 bilden zusammen mit den Verbindungselementen 63 einen inneren Rahmen. Auf der einen Platte, der unteren 61, ist auch der Antriebsmotor 11 befestigt.
  • Der innere Rahmen, 61, 62, 63 ist mittels einer zweckmäßigen Anzahl von gummielastischen, härteren oder weicheren, dämpfenden Elemente 64 auf einem äußeren Rahmen abgestützt, der aus zweckmäßig angeordneten Trägern 65 zusammengebaut ist.
  • Der Vorteil dieser Anordnung des Reinigers in den zwei Rahmen, dem inneren und dem äußeren, liegt darin, daß eine kritische Drehzahl des im Betrieb rotierenden Reinigers in weiten Grenzen verändert werden kann. Mit entsprechender Wahl von Ort, Anzahl und Härte der gummielastischen Elemente 64 kann die kritische Drehzahl so in einen unschädlichen Drehzahlbereich verlegt werden.
  • An dem inneren, gegebenenfalls auch an dem äußeren Rahmen kann eine nicht gezeichnete Schutzversicherung angebracht werden, die ein Berühren des rotierenden Reinigers verhindert.
  • Für Wartungsarbeiten am Reiniger, wie z.B. Auswechseln der Schaber 32, oder Inspektion und Reinigung der Schaufelungen 13 und 37, oder Wartung des Getriebes 34 werden nach Entferne der Sammelrinnen 49 zuerst die Flanschverbindungen des Ausbaustückes 8 gelöst, dann wird mittels einer nicht detailliert dargestellten Vorrichtung 66 der Außenzylinder 16 gepackt, einige Millimeter angehoben, so daß das Ausbaustück 8 aus seinen Versatzungen herausgehoben und seitlich weggenommen werden kann. Nach dem Lösen einer Flanschverbindung bei der Sammelnut 20 kann mit der Vorrichtung 66 die gesamte Abscheidekammer 15 mit der Eintrittsbeschaufelung 13 abgesenkt werden, bis die Getriebekupplung 39 zu dem eigens separat rotierbaren Teil des Innenzylinders 17 zum Vorschein kommt und gestattet, daß die ganze Abscheidekammer seitlich ausgeschwenkt wird. Jetzt können die Schaber 32 in axialer Richtung nach oben aus den Nuten 33 herausgezogen und, wenn nötig, neue eingesetzt werden. Ebenso kann jetzt auch der nun zugängliche Schieberring 44 inspiziert und, wenn nötig, ersetzt werden. Die beiden Beschaufelungen 13 und 37 sind ebenfalls zugänglich.

Claims (24)

  1. Reiniger für Stoffsuspensionen, insbesondere für Altpapier-Faserstoffsuspensionen, aus welchen Leicht- oder Leicht- und Schwerteile abzuscheiden sind, welcher Reiniger in einem hohlen, rotierbaren Außenzylinder (16) koaxial einen mitrotierbaren Innenzylinder (17) angeordnet hat, zwischen welchen eine kreisringförmige, axial durchströmbare Abscheidekammer (15) freigelassen ist, der eine pumpenartige Eintrittsbeschaufelung (13) zum Transport der Suspension in die Abscheidekammer (15) vorgeschaltet und eine turbinenartige, zur Aufnahme und zum Weitertransport des Hauptstromes der gereinigten Suspension bestimmte und ausgelegte Austrittsbeschaufelung (37) nachgeschaltet ist, und aus welcher Abscheidekammer (15) ein Austrag für Leichtteile (19, 27), gegebenenfalls ein getrennter Austrag für Schwerteile (20, 49), sowie für Reinsuspension (37, 53, 56) herausführen, wobei für den Austrag der Leichtteile Öffnungen (19), die durch die Wand des Innenzylinders (17) in sein Inneres führen, angeordnet sind,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Eintrittsbeschaufelung (13) unmittelbar ein Mehrfach-Stufendiffusor (14) in Stromrichtung nachgeschaltet ist, der meridional in die Abscheidekammer (15) einmündet, und
    daß die Öffnungen (19) für den Austrag der Leichtteile am austrittseitigen Ende des Innenzylinders (17) vor der Austrittsbeschaufelung (37) zum Durchlassen der abgeschiedenen Leichtteile mit einem Flüssigkeitsanteil angeordnet sind.
  2. Reiniger nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß für den Austrag der Schwerteile an der Innenwand des Außenzylinders (16) mindestens eine Sammelnut (20) für die abgeschiedenen Schwerteile vorgesehen ist, aus welchen Öffnungen (47) durch die Wand des Außenzylinders (16) führen, die zum jeweils kurzzeitigen Öffnen in zeitlichen Abständen eingerichtet sind, so daß die beim Betrieb angesammelten Schwerteile durch die Öffnungen nach außen in zeitlichen Intervallen mit dem in der Abscheidekammer (15) herrschenden Überdruck herausbefördert werden,
    daß im Bereich der Abscheidekammer Mittel (18 bzw. 32) zum Unterstützen der Bewegung der abgeschiedenen Schwerteile entlang der die Abscheidekammer (15) begrenzenden Wandung im Betrieb zu den jeweiligen Austragsstellen (19 bzw. 20) sowie zum Verhindern von Ansetzen der abgeschiedenen Teile an der Wandung vorgesehen sind.
  3. Reiniger nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Innenzylinder (17) geteilt ist und einen die Abscheidekammer (15) begrenzenden Teil aufweist, der einen eigenen Antrieb hat, der es ermöglicht, beim Betrieb diesen Teil des Innenzylinders (17) mit einer zur Drehzahl des Außenzylinders (16) unterschiedlichen Drehzahl rotieren zu lassen.
  4. Reiniger nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß als Mittel zum Unterstützen der Bewegung der abgeschiedenen Teile die Wandung der Abscheidekammer mit zweckmäßig ausgebildeten und versetzten Vorsprüngen (18) versehen ist.
  5. Reiniger nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der abgeteilte Teil des Innenzylinders (17) mindestens einen Schaber (32) trägt, der beim Betrieb die an der Wand des Außenzylinders (16) abgeschiedenen Schwerteile unter Mitwirkung der Strömungs-Schleppkräfte zu der mindestens einen Sammelnut (20) zu befördern hat.
  6. Reiniger nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der abgeteilte, gesondert antreibbare Teil des Innenzylinders (17) mit einem Schiebering (44) über Arme (46) verbunden ist, der beim Betrieb zum Drehen in der Sammelnut (20), damit zum Bewegen der in der Sammelnut (20) angesammelten Schwerteile in Bereich der nach außen führenden Öffnungen (47) und zum im Betrieb zeitweiligen Abdecken und zur kurzzeitigen Freigabe der Öffnungen (47) ausgeführt ist.
  7. Reiniger nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der der pumpenartigen Eintrittsbeschaufelung (13) nachgeschaltete Stufendiffusor (14) zweistufig ausgebildet ist und daß die Anzahl der den Stufendiffusor bildenden Einzeldiffusoren der Anzahl der Schaufeln der Eintrittsbeschaufelung (13) gleich ist.
  8. Reiniger nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß den Stufendiffusoren folgende turbulenzanregende Bauteile (18) vorgesehen sind, die in den Bereich der Abscheidekammer (15) hineinragen.
  9. Reiniger nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Radienverhältnis des Innenzylinders (17) zum Außenzylinder (16) im Bereich zwischen 0,5 und 1, insbesondere bei 0,7 liegt.
  10. Reiniger nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Antrieb des eigens antreibbaren Teiles des Innenzylinders (17) mittels eines stark untersetzenden Reduziergetriebes (34) erfolgt, das über eine zu dem Teil koaxiale An- und Abtriebswelle (29, 35 und 36) mit einem Hilfsmotor (31) verbunden ist, bei welchem Reduziergetriebe (34) beim Betrieb eine etwas abweichende Drehzahl des Innenzylinders (17) von der des Außenzylinders (16) durch Halten der Antriebswelle (29) im Stillstand einstellbar ist.
  11. Reiniger nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß beim Betrieb der Drehzahlunterschied zwischen dem Innenzylinder (17) und dem Außenzylinder (16) im Bereich von plus/minus o,1 bis 2,0 % vorteilhafter Weise bei 0,5 % der Drehzahl des Außenzylinders (16) einstellbar ist.
  12. Reiniger nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß zum Austrag der Leichtteile aus dem Inneren des Innenzylinders (17) ein zu ihm koaxiales Rohr (27) vorgesehen ist, wobei die Antriebswelle (29 und 35) koaxial zu dem Rohr (27) in diesem geführt ist.
  13. Reiniger nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß beim Betrieb die Antriebswelle (29 und 35) mittels des Hilfsmotors (31) drehbar ist.
  14. Reiniger nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der mindestens eine Schaber (32) in der Wand des Innenzylinders (17) in einer achsparallel zu diesem, an ihm verlaufenden Nut (33) befestigt ist.
  15. Reiniger nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß an der Wand des Innenzylinders (17) eine Anzahl von Schabern (32) in gleichmäßiger Umfangsteilung angeordnet ist.
  16. Reiniger nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß an dem Außenzylinder (16) mindestens eine Sammelnut (20) für die Schwerteile am Austrittsende der Abscheidekammer (15) vor dem Anfang der Austrittsbeschaufelung (37) und eine Sammelnut im - in Stromrichtung gesehen - Anfangsbereich der Abscheidekammer (15) in der Nähe des Stufendiffusors (14) vorgesehen sind.
  17. Reiniger nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß eine Anzahl von aus der Sammelnut (20) führenden Öffnungen (47) vorgesehen ist, die in gleichmäßiger Umfangsteilung angeordnet sind.
  18. Reiniger nach Anspruch 17,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß in der Austragsrichtung hinter den aus der Sammelnut (20) führenden Öffnungen (47) an dem Außenzylinder (16) Umlenkstücke befestigt sind, zum Lenken der austretenden mit Schwerteilen beladenen Suspensionsstrahlen beim Betrieb relativ zur Drehrichtung des Außenzylinders (16) nach rückwärts.
  19. Reiniger nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß alle beim Betrieb mit aufkonzentrierten Schwerteilen in Kontakt kommenden Wandungen und Teile mit einem verschleißfesten Belag versehen sind.
  20. Reiniger nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Reiniger vertikal im Raum steht, wobei der Suspensionseintritt (4) unten und die Austritte der gereinigten Suspension (53) und der Leicht (19)- und Schwerteile (20) oben vorgesehen sind.
  21. Reiniger nach Anspruch 20,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Reiniger in einem leichten, steten Innenrahmen (62, 63) gelagert ist, der seinerseits mittels weicher und dämpfender Elemente (64) in einem stärkeren Außenrahmen (65) eingebaut ist.
  22. Reiniger nach Anspruch 21,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß Anzahl, Beschaffenheit und Ort der weichen und dämpfenden Elemente (64) je nach Bedarf veränderbar sind.
  23. Reiniger nach Anspruch 5 und 20,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Außenzylinder (16) im Bereich des oberen Endes der Abscheidekammer (15) entlang einer horizontalen Schnittebene teilbar ausgeführt ist, und daß so sein unterer Teil mit dem drehbaren Teil des Innenzylinders (17) mittels einer in dem Innenrahmen (82, 63) eingebauten Vorrichtung (66) absenkbar und ausschwenkbar ist, wodurch die Abscheidekammer (15) axial von oben im Bedarfsfall zugänglich ist für Wechsel des mindestens einen Schabers (32).
  24. Reiniger nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß zum Inspizieren und gegebenenfalls Reinigen von besonders verschmutzungsanfälligen Stellen leicht ausbaubare Teile (12) vorgesehen sind.
EP92100954A 1991-02-26 1992-01-22 Reiniger für Stoffsuspensionen Expired - Lifetime EP0501134B1 (de)

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