Verfahren zum Entwässern von Zellstoff und Entwässerungsmaschine zur Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entwässern von Zellstoff in einem Former, in welchem der von einem Stoffauflauf auf ein unteres Sieb aufgebrachte Zellstoff zwischen dem unteren Sieb und einem oberen Sieb bei zumindest streckenweiser Ausbildung einer Doppelsiebzone über eine Umlenkwalze geführt wird.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Entwässerungsmaschine für Zellstoff, umfassend einen Former mit einem unteren Sieb und einem oberen Sieb, die zumindest streckenweise eine Doppelsiebzone bilden und dabei mit dem zwischen ihnen liegenden, von einem Stoffauflauf auf das untere Sieb aufgebrachten Zellstoff über eine Umlenkwalze geführt sind. Die Entwässerungsmaschine eignet sich insbesondere zur Durchführung des Verfahrens.
Eine derartige Entwässerungsmaschine ist beispielsweise aus der Internationalen Anmeldung WO 00/31336 A1 bekannt. Der verhältnismäßig kurzen
Doppelsiebzone dieser Entwässerungsmaschine ist ein keilförmig konvergierender und durch die beiden Siebe gebildeter Raum vorgeordnet, in den ein Stoffauflauf den Zellstoff mit einem ersten Trockengehalt einbringt. Die beiden durch den
Raum geführten Siebe werden auf Kammereinheiten gehalten, von welchen jede wenigstens eine Siebwasser aufnehmende Kammer enthält.
Die in der Figur 2 der genannten Druckschrift gezeigte Entwässerungsmaschine weist den Nachteil auf, dass sie aufgrund der jeweils begrenzten Entwässerungskapazitäten der Kammereinheiten lediglich mit einer begrenzten
Produktionsgeschwindigkeit, das heißt Siebgeschwindigkeit betrieben werden kann. Diese liegt üblicherweise in einem Bereich von bis zu 200 m/min. Aufgrund der reduzierten Produktionsgeschwindigkeit der Entwässerungsmaschine ist ebenfalls auch deren Produktionsmenge bei einer üblichen Maschinenbreite entsprechend gering.
Zudem sind infolge der begrenzten Entwässerungskapazitäten der Kammereinheiten auch die Trockengehalte des Zellstoffs am Ende des Formers nicht überragend gut, so dass kostenintensive Maßnahmen in dem Former nachgeordneten Bereichen der Entwässerungsmaschine vollzogen werden müssen, um den Zellstoff letztendlich doch noch auf ein akzeptables Maß zu trocknen. Und mit geringeren Trockengehalten des Zellstoffs verringern sich natürlich auch die Nassfestigkeiten des Zellstoffs, so dass er technologisch schwieriger zu handhaben ist.
Es ist also die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Entwässerungsmaschine der eingangs genannten Arten derart weiterzubilden, dass die Nachteile des Stands der Technik überwunden werden und dass höhere Trockengehalte des Zellstoffs energieeffizient und kostengünstig erreicht werden können.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Zellstoff in einer der Doppelsiebzone in Sieblaufrichtung des unteren Siebs vorgeordneten Vorentwässerungszone mittels des unteren Siebs vorentwässert wird und dass der Zellstoff in der eine weitere Umlenkwalze aufweisenden Doppelsiebzone mittels von den beiden Sieben aufgebrachter Siebspannungen weiter entwässert wird.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auf diese Weise vollkommen gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Erreichung höherer Trockengehalte des Zellstoffs aufgrund einer verbesserten, das heißt
intensivierten Entwässerung des Zellstoffs selbst bei höheren Siebgeschwindigkeiten. Die Intensivierung der Entwässerung erfolgt einerseits durch deren Aufteilung in verschiedene Phasen, anderseits durch die Art der Entwässerung. So ist eine Entwässerung infolge aufgebrachter Siebspannungen unter anderem auch wesentlich sanfter als eine Entwässerung infolge der Einbringung von Druckimpulsen, seien sie nun mechanisch oder pneumatisch. Somit lässt sich bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine größere Menge an Zellstoff mit verbesserten Trockengehalten und verbesserten Eigenschaften herstellen.
Zudem kann bei der Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf „energiefressende" Entwässerungselemente weitestgehend, vorzugsweise sogar vollständig verzichtet werden. So reduzieren sich im Vergleich mit den bekannten Verfahren zum Entwässern von Zellstoff in einem Former die erforderliche Antriebsleistung um etwa 25 % sowie der zu installierende Vakuumbedarf um etwa 40 %.
In einer ersten bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das untere Sieb zur weiteren Entwässerung des Zellstoffs eine untere Siebspannung von mindestens 20 kN/m, vorzugsweise von mindestens 25 kN/m, insbesondere von mindestens 30 kN/m, erbringt und dass das obere Sieb zur weiteren Entwässerung des Zellstoffs eine obere Siebspannung von mindestens 6 kN/m, vorzugsweise von mindestens 8 kN/m, insbesondere von mindestens 10 kN/m, erbringt. Diese Siebspannungsbereiche verbessern die Trockengehalte des Zellstoffs wesentlich, wobei sie sowohl technologisch als auch maschinenbaulich ohne größere Anstrengungen realisiert werden können.
Zudem kann auch ein Zellstoff, der ein Flächengewicht von 600 bis 1.200 g/m2 und/oder eine Konsistenz von 1 ,2 bis 2,2 % aufweist, auch bevorzugt bei einer Siebgeschwindigkeit von mindestens 200 m/min, vorzugsweise von mindestens 250 m/min, insbesondere von mindestens 300 m/min, entwässert werden. Diese Siebgeschwindigkeiten erlauben also, im Vergleich mit heutigen Verfahren zum
Entwässern von Zellstoff in einem Former, bei einer üblichen Maschinenbreite um bis zu 25 % höhere Produktionsmengen, und dies bei zumindest gleichguten Trockengehalten und bei geringeren Antriebsleistungen und reduziertem Vakuumbedarf. Folglich zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren insgesamt auch durch einen geringeren Energieaufwand aus.
In Hinblick auf eine kostengünstige und sanfte initiale Entwässerung ist es von Vorteil, wenn der Zellstoff im Bereich der Vorentwässerungszone mit einem Vakuum kleiner oder gleich 0,1 bar, vorzugsweise kleiner oder gleich 0,8 bar, entwässert wird. Zudem wird der zu installierende Vakuumbedarf merklich reduziert.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird bei einer Entwässerungsmaschine der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Doppelsiebzone in Sieblaufrichtung des unteren Siebs eine aus einem Abschnitt des unteren Siebs gebildete Vorentwässerungszone vorgeordnet ist, dass die Umlenkwalze einen geschlossenen Walzenmantel aufweist und außenseitig mit einer Auffangeinrichtung für abgeschleudertes Siebwasser versehen ist und dass der Umlenkwalze in Sieblaufrichtung des unteren Siebs eine weitere, beide Siebe führende Umlenkwalze, die einen geschlossenen Walzenmantel aufweist und unterseitig mit einer Auffangeinrichtung für abgeschleudertes Siebwasser versehen ist, nachgeordnet ist.
Hierdurch ergeben sich die bereits genannten erfindungsgemäßen Vorteile gegenüber dem bekannten Stand der Technik. Zudem kann ohne teure Einbauten und ohne eine räumliche Vergrößerung der Entwässerungsmaschine eine stärkere Entwässerung des Zellstoffs erzielt werden. Und überdies können die beiden Umlenkwalzen relativ günstig hergestellt und etwaige Probleme mit an ihnen wirkenden Abstreifeinrichtungen vermieden werden.
Zudem wird auf die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens von „energiefressenden" Entwässerungselementen weitestgehend, vorzugsweise
sogar vollständig verzichtet. So reduzieren sich im Vergleich mit den bekannten Entwässerungsmaschinen die erforderliche Antriebsleistung um etwa 25 % sowie der zu installierende Vakuumbedarf um etwa 40 %.
Durch eine derartige Ausbildung der Entwässerungsmaschine lassen sich gegenüber den bekannten Ausführungsformen außerordentlich große Mengen an Siebwasser aus dem Zellstoff abführen und somit höhere Trockengehalte erzielen. Denn durch die Geschlossenheit der Walzenmäntel vermag im jeweiligen Umschlingungsbereich kein Siebwasser aus dem Zellstoff durch das jeweils anliegende Sieb in Richtung zum Walzenmantel hin hindurch zu treten. In diesem Bereich fließt das Siebwasser infolge der Siebspannung in die andere Richtung, das heißt nach außen und wird von dem jeweils außen liegenden Sieb durch Fliehkraft in die jeweilige Auffangeinrichtung abgeschleudert. Die Trockengehalte des Zellstoffs werden folglich merklich erhöht.
Damit eine ausreichende Entwässerungslänge zwecks Erreichung höherer Trockengehalte des Zellstoffs gegeben ist, weisen die beiden Umlenkwalzen bevorzugt jeweils einen Walzendurchmesser im Bereich von 1.200 bis 1.750 mm, vorzugsweise von 1.450 bis 1.600 mm, auf.
Weiterhin ist es von Vorteil, wenn die beiden Siebe die erste Umlenkwalze bevorzugt mit einem ersten Umschlingungswinkel in einem Bereich von 90 bis 135°, vorzugsweise von 110 bis 125°, umschlingen. Dies erhöht wiederum bei einer extrem sanften Entwässerung die Entwässerungslänge und somit die Trockengehalte des Zellstoffs.
Damit technologisch günstige Entwässerungsbedingungen bereits von Anfang an gegeben sind, ist die aus einem Abschnitt des unteren Siebs gebildete Vorentwässerungszone bevorzugt horizontal oder annähernd horizontal ausgerichtet. Zudem kann das Entwässerungsverhalten des Zellstoffs bei einer derartigen Ausgestaltung relativ einfach beeinflusst und gesteuert/geregelt werden.
Hinsichtlich der Erreichung einer möglichst kurzen Entwässerungsmaschine und der Vermeidung einer Rückbefeuchtung des Zellstoffs ist es vorteilhaft, wenn die beiden Siebe bevorzugt in der unteren Walzenhälfte von der ersten Umlenkwalze ablaufen. Dabei laufen sie in günstiger Weise - in Sieblaufrichtung des unteren Siebs gesehen - in dem ersten unteren Quadranten von der ersten Umlenkwalze ab und in der oberen Walzenhälfte auf die zweite Umlenkwalze auf.
Wiederum ist es von Vorteil, wenn die beiden Siebe die zweite Umlenkwalze bevorzugt mit einem zweiten Umschlingungswinkel in einem Bereich von 125 bis 180°, vorzugsweise von 145 bis 165°, umschlingen. Dies erhöht bei einer extrem sanften Entwässerung erneut die Entwässerungslänge und somit die Trockengehalte des Zellstoffs.
Ferner laufen die beiden Siebe bevorzugt in der unteren Walzenhälfte von der zweiten Umlenkwalze ab. Dabei laufen sie in günstiger Weise - in Sieblaufrichtung des unteren Siebs gesehen - in dem ersten unteren Quadranten von der zweiten Umlenkwalze vorzugsweise gemeinsam ab. Dies begünstigt erneut die Erreichung einer möglichst kurzen Entwässerungsmaschine und die Vermeidung einer Rückbefeuchtung des Zellstoffs.
Damit die geforderte Entwässerungsleistung infolge aufgebrachter Siebspannungen erfüllt werden kann weist das untere Sieb bevorzugt eine untere Siebspannung von mindestens 20 kN/m, vorzugsweise von mindestens 25 kN/m, insbesondere von mindestens 30 kN/m, und das obere Sieb bevorzugt eine obere Siebspannung von mindestens 6 kN/m, vorzugsweise von mindestens 8 kN/m, insbesondere von mindestens 10 kN/m, auf.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
Es zeigt die einzige Figur eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Entwässerungsmaschine 1 für Zellstoff 2, die einen Former 3 umfasst.
Der Former 3 weist ein unteres Sieb 4 und ein oberes Sieb 5 auf, die zumindest streckenweise eine Doppelsiebzone 6 bilden. Dabei sind die mit dem zwischen ihnen liegenden, von einem lediglich angedeuteten Stoffauflauf 7 auf das untere Sieb 4 aufgebrachten Zellstoff 2 über eine Umlenkwalze 8 geführt.
Der Doppelsiebzone 6 ist in Sieblaufrichtung S (Pfeil) des unteren Siebs 4 eine aus einem Abschnitt des unteren Siebs 4 gebildete Vorentwässerungszone 9 vorgeordnet. Diese horizontal oder annähernd horizontal ausgerichtete Vorentwässerungszone 9 weist eine Länge L.9 im Bereich von 5.000 bis 8.000 mm auf und ist unterseitig, also das untere Sieb 4 und den darauf liegenden Zellstoff 2 führend mit mehreren bekannten Entwässerungselementen versehen. Diese Entwässerungselemente sind mit dem Bezugszeichen 10 versehen und erzeugen jeweils ein Vakuum V.10 kleiner oder gleich 0,1 bar, vorzugsweise kleiner oder gleich 0,8 bar. Das untere Sieb 4 ist vor seinem Einlauf in die Vorentwässerungszone 9 um eine Brustwalze 11 geführt, in deren Bereich der Stoffauflauf 7 den Zellstoff 2 auf dasselbige aufbringt.
Die Umlenkwalze 8 weist einen geschlossenen Walzenmantel M.8 auf und ist außenseitig mit einer Auffangeinrichtung 12 für abgeschleudertes Siebwasser (Pfeile) versehen. Die Auffangeinrichtung 12 erstreckt sich in einem Maße, dass alles aufgrund des Wirkens von Fliehkraft abgeschleuderte Siebwasser (Pfeile) vollumfänglich aufgefangen wird und prozesssicher aus dem Former 3 entfernt werden kann, beispielsweise mittels einer nicht dargestellten, dem Fachmann jedoch bekannten Siebwasserrinne.
Ferner weist die Umlenkwalze 8 einen Walzendurchmesser D.8 im Bereich von 1.200 bis 1.750 mm, vorzugsweise von 1.450 bis 1.600 mm, auf und ist von den beiden Sieben 4, 5 mit einem ersten Umschlingungswinkel A.8 in einem Bereich
von 90 bis 135°, vorzugsweise von 110 bis 125°, umschlungen. Somit laufen die beiden Siebe 4, 5 in der unteren Walzenhälfte, vorzugsweise in dem ersten unteren Quadranten Q.8, von der ersten Umlenkwalze 8 ab.
Der Umlenkwalze 8 ist in Sieblaufrichtung S (Pfeil) des unteren Siebs 4 eine weitere, beide Siebe 4, 5 führende Umlenkwalze 13, die wiederum einen geschlossenen Walzenmantel M.13 aufweist und unterseitig mit einer Auffangeinrichtung 14 für abgeschleudertes Siebwasser (Pfeile) versehen ist, nachgeordnet. Auch diese Auffangeinrichtung 14 erstreckt sich in einem Maße, dass alles aufgrund des Wirkens von Fliehkraft abgeschleuderte Siebwasser (Pfeile) vollumfänglich aufgefangen wird und prozesssicher aus dem Former 3 entfernt werden kann, beispielsweise mittels einer nicht dargestellten, dem Fachmann jedoch bekannten Siebwasserrinne.
Die Umlenkwalze 13 weist einen Walzendurchmesser D.13 im Bereich von 1.200 bis 1.750 mm, vorzugsweise von 1.450 bis 1.600 mm, auf. Die beiden Siebe 4, 5 laufen in der oberen Walzenhälfte auf die zweite Umlenkwalze 13 auf und umschlingen sie mit einem zweiten Umschlingungswinkel A.13 in einem Bereich von 125 bis 180°, vorzugsweise von 145 bis 165°. Anschließend laufen die beiden Siebe 4, 5 in der unteren Walzenhälfte, vorzugsweise in dem ersten unteren Quadranten Q.13, von der zweiten Umlenkwalze 13 vorzugsweise gemeinsam ab. Anschließend sind die beiden Siebe 4, 5 über einen Trennsauger 15 geführt, in dessen Bereich sie aufgrund der vorliegenden Geometrie getrennt werden und die Doppelsiebzone 6 somit beendet wird. Der Zellstoff 2 wird nach der Trennung der beiden Siebe 4, 5 auf dem unteren Sieb 4 mitgeführt und zu einem späteren Zeitpunkt in bekannter Weise in eine nicht dargestellte Pressenpartie der Entwässerungsmaschine 1 überführt.
Das untere Sieb 4 weist eine untere Siebspannung T.4 (Doppelpfeil) von mindestens 20 kN/m, vorzugsweise von mindestens 25 kN/m, insbesondere von mindestens 30 kN/m, auf, wohingegen das obere Sieb 5 eine obere Siebspannung
T.5 (Doppelpfeil) von mindestens 6 kN/m, vorzugsweise von mindestens 8 kN/m, insbesondere von mindestens 10 kN/m, aufweist.
Die in der einzigen Figur beschriebene Einrichtung 1 eignet sich in einem besonderen Maße zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Entwässern von Zellstoff 2 in einem Former 3, in welchem der von einem Stoffauflauf 7 auf ein unteres Sieb 4 aufgebrachte Zellstoff 2 zwischen dem unteren Sieb 4 und einem oberen Sieb 5 bei zumindest streckenweiser Ausbildung einer Doppelsiebzone 6 über eine Umlenkwalze 8 geführt wird, wobei der Zellstoff 2 in einer der Doppelsiebzone 6 in Sieblaufrichtung S (Pfeil) des unteren Siebs 4 vorgeordneten Vorentwässerungszone 9 mittels des unteren Siebs 4 vorentwässert wird und wobei der Zellstoff 2 in der eine weitere Umlenkwalze 13 aufweisenden Doppelsiebzone 6 mittels von den beiden Sieben 4, 5 aufgebrachter Siebspannungen T.4 (Doppelpfeil), T.5 (Doppelpfeil) weiter entwässert wird.
Der Zellstoff 2, der vorzugsweise ein Flächengewicht F von 600 bis 1.200 g/m2 und/oder eine Konsistenz K von 1 ,2 bis 2,2 % aufweist, lässt sich somit bei einer Siebgeschwindigkeit v (Pfeil) von mindestens 200 m/min, vorzugsweise von mindestens 250 m/min, insbesondere von mindestens 300 m/min, entwässern.
Zusammenfassend ist festzuhalten, dass durch die Erfindung sowohl ein Verfahren als auch eine Entwässerungsmaschine der eingangs genannten Arten derart verbessert werden, dass die Nachteile des Stands der Technik überwunden werden und dass höhere Trockengehalte des Zellstoffs effizient und kostengünstig erreicht werden können.
Bezugszeichenliste
1 Entwässerungsmaschine
2 Zellstoff
3 Former
4 Unteres Sieb
5 Oberes Sieb
6 Doppelsiebzone
7 Stoffauflauf
8 Umlenkwalze
9 Vorentwässerungszone
10 Entwässerungselement
11 Brustwalze
12 Auffangeinrichtung
13 Umlenkwalze
14 Auffangeinrichtung
15 Trennsauger
A.8 Erster Umschlingungswinkel
A.13 Zweiter Umschlingungswinkel
D.8 Walzendurchmesser
D.13 Walzendurchmesser
F Flächengewicht
K Konsistenz
L.9 Länge
M.8 Walzenmantel
M.13 Walzenmantel
Q.8 Erster unterer Quadrant
Q.13 Erster unterer Quadrant
S Sieblaufrichtung (Pfeil)
T.4 Untere Siebspannung (Doppelpfeil)
T.5 Obere Siebspannung (Doppelpfeil)
V.10 Vakuum v Siebgeschwindigkeit