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WO2020193003A1 - Drucksortierer, siebelement und verfahren zur herstellung eines siebelements - Google Patents

Drucksortierer, siebelement und verfahren zur herstellung eines siebelements Download PDF

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Publication number
WO2020193003A1
WO2020193003A1 PCT/EP2020/053864 EP2020053864W WO2020193003A1 WO 2020193003 A1 WO2020193003 A1 WO 2020193003A1 EP 2020053864 W EP2020053864 W EP 2020053864W WO 2020193003 A1 WO2020193003 A1 WO 2020193003A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sieve
rotor
sieve element
pressure sorter
axis
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.)
Ceased
Application number
PCT/EP2020/053864
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Werner Brettschneider
Ingo Kauer
Melanie Schädler
Ralf Burger
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 Patent GmbH
Original Assignee
Voith Patent 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 Patent GmbH filed Critical Voith Patent GmbH
Publication of WO2020193003A1 publication Critical patent/WO2020193003A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

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
    • D21D5/02—Straining or screening the pulp
    • D21D5/023—Stationary screen-drums
    • D21D5/026—Stationary screen-drums with rotating cleaning foils
    • 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
    • D21D5/02—Straining or screening the pulp
    • D21D5/16—Cylinders and plates for screens

Definitions

  • the invention relates to a pressure sorter for cleaning a pulp suspension with a sieve element which is rotationally symmetrical about a sieve axis and which divides the pressure sorter into an inlet space and an accepts space, the inlet space at one axial end with a suspension inlet and at the opposite axial end with a reject outlet and the accepts space is in connection with an accept drain and there is a rotor with rotor blades in the inlet chamber, the axis of rotation of which corresponds to the sieve axis and which rotates relative to the sieve element.
  • the invention also relates to a rotationally symmetrical screen element with a large number of profile bars, in which a plurality of ring-shaped bar holders, which run perpendicular to the screen axis and are spaced apart, are provided on the inside or outside with open-edged recesses, the shape of which corresponds essentially to the bar feet of the profile bars and which are slightly larger than the rod feet and in which the profile rods are inserted into the recesses essentially parallel to one another and essentially parallel to the sieve axis, as well as their lowering position.
  • Pressure sorters are used in the preparation of paper pulp suspensions, specifically to process the pulp suspension in wet screening.
  • a pressure sorter contains a screen element which is provided with a large number of openings. The fibers contained in the suspension should pass through the openings as accept, while the unwanted solid components are rejected and passed out of the sorter as rejects.
  • the rotor blades are formed by elevations, for example in DE-OS 3701669.
  • a well-known example of the use of rotationally symmetrical, previously cylindrical screen elements, which can be produced in particular by the method also claimed, is the sorting of pulp suspensions, as is carried out in pressure sorters in the paper-making industry.
  • the fibers contained in the suspension should pass through the sieve element, while the unwanted solid constituents are rejected at the gap and passed out of the sieve device again.
  • the openings have an essentially elongated shape, that is, slits or gaps, fibrous, elongated particles are more easily let through than the cubic, undesired impurities, even if both types should be present in a similar order of magnitude.
  • the This method is used for sieve baskets in which the rods are inserted on the inner edge of the retaining rings. Such an arrangement of the rods is chosen if the suspension is to pass through the slots from the inside to the outside (centrifugal operation). To reshape the retaining rings, bending forces are introduced from the outside at the joint ends, with the joint ends being supported on the inside on support rollers.
  • DE 44 35 538 A1 shows an alternative method for producing such baskets. This method is used with strainer baskets where the rods are inserted on the outer edge of the retaining rings. Such an arrangement of the rods is chosen if the suspension is to pass the slots from the outside to the inside (centripetal operation).
  • the radius of curvature of the retaining rings is increased.
  • EP 31 43 198 A1 describes a sieve device in which the retaining rings are each formed by a rod holder package made up of several rod holders. When the rod holder packages are bent into rings, the profile rods are clamped in the recesses due to the different position of the neutral fibers of the rod holders of a rod holder package.
  • the object of the invention is to improve the sorting.
  • the object was achieved in that the sieve element is conical.
  • the conical shape provides additional design options in a simple manner with regard to the annular gap between the rotor and the screen element on the one hand and the screen openings on the other hand. Because of the thickening occurring in the annular gap towards the reject outlet, it can be advantageous that the width of the annular gap between the rotor and the sieve element decreases continuously from the suspension inlet to the reject outlet. Accordingly, the wider sieve end of the conical sieve element is then located in the area of the inlet.
  • the width of the annular gap between the rotor and the sieve element increases continuously from the suspension inlet to the reject outlet.
  • the wider sieve end of the conical sieve element is located in the area of the reject outlet.
  • Rotors that are designed as cylindrical drums are easy to manufacture. The change in the annular gap then takes place exclusively via the conical screen element.
  • the change in width of the annular gap is to be supported by the rotor, it must be designed as a conical drum.
  • the width of the annular gap between the rotor and the sieve element remains constant from the suspension inlet to the reject outlet.
  • the rotor would have to be designed as a conical drum, the wider end of the rotor being at the wider end of the sieve element.
  • the rotor blades should have the same shape and / or the same radial extent.
  • the axis of rotation should advantageously be inclined or perpendicular to the machine plane.
  • the inclination of the conical screen element jacket to the screen axis is less than 2 °, preferably between 0.1 and 1 °, and / or the diameter of the conical screen element differs by a maximum of 10 mm.
  • the open area and / or the size of the sieve openings of the sieve element increases slightly in the direction of the widening conical end of the sieve element.
  • the essence of the invention is that the sieve element is conical.
  • the inclination of the profile rods to the screen axis should be less than 2 °, in particular less than 1 ° and / or the diameter of the conical screen element should differ by a maximum of 10 mm.
  • the bar holders In order to do justice to the inclination of the profile bars, the bar holders should be designed differently. To compensate for the conicity, the rod holders can differ from one another in terms of inner or outer diameter or the depth of their recesses. In addition, with a constant cross-section of the profile bars, via the conicity of the screen element, the distance between the profile bars of the screen element increases slightly in the direction of the widening conical end of the screen element. This can be used to influence the throughput and / or the sorting effect and reduce wear.
  • Such a rotationally symmetrical sieve element is advantageously produced in that a permanent form fit is generated between the profile bars and the recesses via forces acting radially from the outside.
  • the radial force is applied directly to the rod holder.
  • Manufacture is particularly simple if the radial force is applied via a plurality of punches acting radially from the outside.
  • stamps should preferably be distributed equally spaced around the circumference of the screen cylinder.
  • the pressing surface of the punch pointing in the pressing direction, ie towards the center axis of the sieve device should be concave, this pressing surface advantageously being formed perpendicular to the cylinder axis by a circular segment, the radius of which corresponds to the outer radius of the finished, cylindrical sieving device. This makes it possible to distribute the forces increasingly evenly to the radial outside of the rod holder during pressing. In addition to a uniform change in shape, this protects the rod holder.
  • the punches should be guided in a radially movable manner and / or axially fixed to the cylinder axis at least during the radial action of force.
  • FIGS. 1 a + b a schematic perspective view of various rotationally symmetrical screen elements 3;
  • FIGS. 2a + b a schematic cross section through the screen elements 3 according to FIGS. 1 a + b with punches 15;
  • FIGS. 3a + b the recess 14 with the profile bar 6 before and after the radial action of force
  • FIG. 4 a schematic longitudinal section through a pressure sorter
  • FIG. 4 one recognizes a pressure sorter according to the invention with a sieve element 3 in the form of an essentially cylindrical sieve basket with a very small conicity, which cannot be seen here, and a vertical sieve axis 2.
  • This sieve element 3 divides the interior of the pressure sorter into an inlet space 4 and an accepted material space 11.
  • the fiber suspension 1 is fed into the feed space 4 via a suspension feed 8.
  • the part of the pulp suspension 1 rejected by the sieve element 3 is conveyed as reject via the reject outlet 9 from the inlet chamber 4.
  • the suspension inlet 8 can also be located at the lower end and the reject outlet 9 at the upper end of the screen basket.
  • This screen scraper is formed by a rotor 5 rotating in the screen element 3 with rotor blades 12 attached thereto.
  • the rotor 5 here has the shape of a cylindrical drum, the axis of rotation 13 coinciding with the sieve axis 2.
  • All rotor blades 12 here have the same shape and the same radial extent, which leads to a uniform effect on the pulp suspension 1 and the sieve element 3.
  • the rotor blades 12 are designed as elevations on the rotor 5, which accordingly have no radial spacing from the rotor 5.
  • the cross-sectional area of the rotor blades running in the direction of rotation of the rotor 5 is designed as a rectangle.
  • the rotor blades 12 can, however, also be configured differently, for example with an airfoil profile.
  • the open area and / or the size of the sieve openings of the sieve element 3 can be enlarged in the direction of the widening conical end of the sieve element 3.
  • slightly conical sieve element 3 can also be used to change the course of the annular gap between the rotor 5 and the sieve element 3.
  • FIGS. 5a-c This is to be shown in FIGS. 5a-c as an example and with a greatly exaggerated conicity.
  • the rotor 5 is designed as a cylindrical drum, so that the width of the annular gap between the rotor 5 and the sieve element 3 increases exclusively in accordance with the conical widening of the sieve element 3.
  • the rotor 5 in FIGS. 5b and 5c is designed as an essentially cylindrical drum with a slight conicity.
  • the conical screen element 3 and the conical rotor 5 widen in the same axial direction, so that the width of the annular gap between rotor 5 and Sieve element 3 remains constant in the axial direction, ie from the suspension inlet 8 to the reject outlet 9.
  • the conicity of the sieve element 3 is used for the described influencing of the open area or the size of the sieve openings, without this being associated with a widening of the annular gap.
  • the conical screen element 3 and the conical rotor 5 widen in opposite, axial directions, so that the widening of the annular gap is further increased compared to the embodiment according to FIG. 5a.
  • the conicity of the sieve element 3 is very small, which has a simplifying effect on its clearance position.
  • the inclination of the lateral surface of the sieve element 3 to the sieve axis 2 is less than 1 °.
  • the diameter widens by a maximum of 10 mm.
  • the rotationally symmetrical, here essentially cylindrical but slightly conical screen elements 3 preferably consist of essentially parallel, i.e. likewise slightly conical to the cylinder and sieve axis 2 running profile bars 6, which are held by a plurality of axially spaced apart and perpendicular to the sieve axis 2 bar holders 7.
  • the rod holders 7 are produced here as one-piece rings, for example by means of laser cutting, the diameter being slightly larger than that of the final screen basket. This is the basis for a high degree of dimensional accuracy of the sieve element 3.
  • the bar holder 7 on the inside and in Figure 1b and 2b on the outside a plurality of evenly distributed recesses 14 for the profile bars 6.
  • the recesses 14 offer sufficient play according to Figure 3a, so that the profile bars 6 can easily be pushed axially through this.
  • the sieve openings of the sieve basket i.e. of the screen element 3 are formed by the slots in adjacent profile bars 6.
  • such slots often have a width between 0.05 and 2 mm.
  • FIG. 2 b shows the other case in which the recesses 14 are present on the outside of the rod holders 7 and the radial force is exerted on the profile rods 6 and thus only indirectly on the rod holders 7.
  • the radial force is implemented according to FIGS. 2a + b via several punches 15, which are arranged radially evenly distributed over the cylinder circumference and which are directed radially from the outside onto the bar holder 7 or profile bars 6 and in particular onto the sieve axis 2 of the sieve basket.
  • the pressing surface of all punches 15 pointing in the pressing direction is each formed by a segment of a circle, its radius corresponds to the outer radius of the screening device after the pressing process. Since the outer radius of the screening device formed by the rod holders 7 or profile rods 6 is slightly larger before the pressing process than afterwards, there is a little play at the beginning of the pressing process between the rod holders 7 or profile rods 6 and the pressing surface in the middle part of the punch 15. This play can be accepted at the beginning of pressing and the associated lower pressing forces and decreases as the pressing progresses.
  • the punches 15 are guided axially and radially in guide grooves.
  • the rod holders 7 can also be composed of several partial rod holders, which have different heights in the radial direction R, so that their neutral fibers differ from one another.
  • the inclination of the profile bars 6 to the sieve axis 2 is less than 1 ° or, in general, the expansion of the diameter of the conical sieve element 3 is a maximum of 10 mm.
  • the rod holders 7 are designed differently to compensate for the conicity. In addition to varying the inside and / or outside diameter of the rod holders 7, changing the radial depth of the recesses 14 is also possible.
  • the end rings can be attached to the two ends of the sieve element 3 in a plane-parallel-cylindrical manner.
  • the distance between the profile bars 6 of the sieve element 3 increases slightly in the direction of the widening conical end of the sieve element 3. This expansion is usually not critical for the sorting. On the contrary, it can be used consciously to influence throughput and sorting effect along the annular gap. In most cases, larger sieve openings in the direction of the reject outlet 9 will be preferred.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Paper (AREA)
  • Combined Means For Separation Of Solids (AREA)
  • Separation Of Solids By Using Liquids Or Pneumatic Power (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Drucksortierer zum Reinigen einer Faserstoffsuspension (1) mit einem um eine Siebachse (2) rotationssymmetrisch ausgebildeten Siebelement (3), welches den Drucksortierer in einen Zulaufraum (4) und einen Gutstoffraum (11) aufteilt, wobei der Zulaufraum (4) an einem axialen Ende mit einem Suspensionszulauf (8) sowie am gegenüberliegenden axialen Ende mit einem Rejektauslauf (9) und der Gutstoff raum (11) mit einem Gutstoffablauf (10) in Verbindung steht und sich im Zulaufraum (4) ein Rotor (5) mit Rotorflügeln (12) befindet, dessen Rotationsachse (13) der Siebachse (2) entspricht und der relativ zum Siebelement (3) rotiert. Dabei soll die Sortierung dadurch verbessert werden, dass das Siebelement (3) konisch ausgebildet ist.

Description

DRUCKSORTIERER, SIEBELEMENT UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG
EINES SIEBELEMENTS
Die Erfindung betrifft einen Drucksortierer zum Reinigen einer Faserstoffsuspension mit einem um eine Siebachse rotationssymmetrisch ausgebildeten Siebelement, welches den Drucksortierer in einen Zulaufraum und einen Gutstoffraum aufteilt, wobei der Zulaufraum an einem axialen Ende mit einem Suspensionszulauf sowie am gegenüberliegenden axialen Ende mit einem Rejektauslauf und der Gutstoffraum mit einem Gutstoffablauf in Verbindung steht und sich im Zulaufraum ein Rotor mit Rotorflügeln befindet, dessen Rotationsachse der Siebachse entspricht und der relativ zum Siebelement rotiert.
Die Erfindung betrifft ebenso ein rotationssymmetrisches Siebelement mit einer Vielzahl von Profilstäben, bei dem mehrere ringförmige, senkrecht zur Siebachse verlaufende und voneinander beabstandete Stabhalter an der Innen- oder Außenseite mit randoffenen Aussparungen versehen sind, deren Form den Stabfüßen der Profilstäbe im Wesentlichen komplementär entspricht und die geringfügig größer als die Stabfüße sind und bei dem die Profilstäbe im Wesentlichen parallel zueinander und im Wesentlichen parallel zur Siebachse in die Aussparungen eingesetzt werden sowie dessen Fierstellung.
Drucksortierer werden bei der Aufbereitung von Papierfaserstoffsuspensionen eingesetzt, und zwar um die Faserstoffsuspension in einer Nasssiebung zu bearbeiten. Dazu enthält ein solcher Drucksortierer ein Siebelement, das mit einer Vielzahl von Öffnungen versehen ist. Die in der Suspension enthaltenen Fasern sollen als Gutstoff durch die Öffnungen hindurchtreten, während die nicht gewünschten festen Bestandteile daran abgewiesen und als Rejekt aus dem Sortierer wieder herausgeleitet werden.
Denkbar ist auch der Einsatz zur Trennung unterschiedlicher Faserbestandteile, also der kürzeren von den längeren Fasern.
Als Sortieröffnungen werden in der Regel runde Löcher oder Schlitze verwendet. In den meisten Fällen werden Drucksortierer der hier betrachteten Art mit Siebräumern versehen, die an dem Sieb vorbeibewegte Räumflächen aufweisen. Dadurch wird in an sich bekannter Weise das Zusetzen der Sieböffnungen verhindert. Aus der WO 98/53135 ist ein Siebräumer bekannt geworden, der mit Flügelelementen für die Räumung des Siebes versehen ist Diese Flügelelemente haben ein hydrodynamisches Profil, das sich über die ganze Länge des Siebelementes, eines Siebkorbes, erstreckt. Durch die Relativbewegung zur umgebenden Suspension gibt das Flügelelement vorne einen Druck- und dahinter einen Saugimpuls auf das zu räumende Sieb ab. Dadurch wird ein Teil der Suspension, die am Sieb abgewiesen wurde oder bereits das Sieb als Gutstoff passiert hat, zurückgesaugt, wodurch die Sieböffnungen freigehalten bzw. freigemacht werden.
Im Unterschied hierzu werden die Rotorflügel beispielsweise in der DE-OS 3701669 von Erhebungen gebildet.
Ein bekanntes Beispiel für den Einsatz rotationssymmetrischer, bisher üblicherweise zylindrischer Siebelemente, die insbesondere nach dem ebenfalls beanspruchten Verfahren herstellbar sind, ist das Sortieren von Faserstoffsuspensionen, wie es in Drucksortierern der papiererzeugenden Industrie durchgeführt wird.
Dabei sollen die in der Suspension enthaltenen Fasern durch das Siebelement hindurch treten, während die nicht gewünschten festen Bestandteile an dem Spalt abgewiesen und aus der Siebvorrichtung wieder herausgeleitet werden.
Dadurch, dass die Öffnungen eine im Wesentlichen längliche Form haben, also Schlitze oder Spalten sind, werden faserige, längliche Teilchen leichter durchgelassen als die kubischen, unerwünschten Verunreinigungen, auch wenn beide Arten in ähnlicher Größenordnung vorliegen sollten.
Mit einer derartigen Sortiertechnologie ist daher ein sehr guter Ausscheidungseffekt von nicht faserigen Störstoffen aus Faserstoffsuspensionen möglich.
Denkbar ist auch ein Einsatz zur Trennung unterschiedlicher Faserbestandteile, der sogenannten Faserfraktionierung in lange und kurze Faserfraktionen.
Ein mögliches Verfahren, um solche Siebkörbe herzustellen, zeigt die DE 10 2006 007 660 A1 , bei der die Profilstäbe durch plastisches Verformen der mit Vertiefungen für die Stäbe vorgesehenen c-förmigen Halteringe eingeklemmt werden. Hierzu
werden für derartige Herstellungsverfahren besonders geeignete Profilstäbe verwendet. Mit Hilfe dieses Verfahrens gelang es, die Herstellung wesentlich zu verbilligen. Das Verfahren wird bei Siebkörben verwendet, bei denen die Stäbe am Innenrand der Halteringe eingesetzt werden. Eine solche Anordnung der Stäbe wird gewählt, wenn die Suspension von innen nach außen die Schlitze passieren soll (zentrifugale Fahrweise). Zur Umformung der Halteringe werden an den Stoßenden von außen Biegekräfte eingeleitet, wobei sich die Stoßenden auf der Innenseite auf Stützwalzen abstützen.
Ein alternatives Verfahren, um solche Siebkörbe herzustellen, zeigt die DE 44 35 538 A1 . Dieses Verfahren wird bei Siebkörben verwendet, bei denen die Stäbe am Außenrand der Halteringe eingesetzt werden. Eine solche Anordnung der Stäbe wird gewählt, wenn die Suspension von außen nach innen die Schlitze passieren soll (zentripetale Fahrweise).
Zur Fixierung der Profilstäbe wird dabei der Krümmungsradius der Halteringe vergrößert.
Im Unterschied hierzu wird in der EP 31 43 198 A1 eine Siebvorrichtung beschrieben, bei der die Halteringe jeweils von einem Stabhalterpaket aus mehreren Stabhaltern gebildet wird. Beim Umbiegen der Stabhalterpakete zu Ringen kommt es wegen der unterschiedlichen Lage der neutralen Faser der Stabhalter eines Stabhalterpaketes zur Klemmung der Profilstäbe in den Aussparungen.
Wichtig ist allgemein, dass die Dimensionen der Sieböffnungen mit sehr geringen Toleranzen eingehalten werden. Um sie von Verstopfungen frei zu halten, sind zumeist Räumer erforderlich, die in geringerem Abstand an der Siebfläche vorbei bewegt werden und die hydraulische Impulse erzeugen. Siebvorrichtungen für den Einsatz in Drucksortierern müssen daher sehr präzise gefertigt sein und hohen Belastungen standhalten.
Die Aufgabe der Erfindung ist es die Sortierung zu verbessern.
Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe dadurch gelöst, dass das Siebelement konisch ausgebildet ist.
Über die konische Form ergeben sich auf einfache Weise zusätzliche Gestaltungsmöglichkeiten im Hinblick auf den Ringspalt zwischen Rotor und Siebelement einerseits und die Sieböffnungen andererseits. Wegen der im Ringspalt zum Rejektauslauf hin stattfindenden Eindickung kann es vorteilhaft sein, dass die Breite des Ringspaltes zwischen dem Rotor und dem Siebelement vom Suspensionszulauf zum Rejektauslauf kontinuierlich abnimmt. Dementsprechend befindet sich dann das breitere Siebende des konischen Siebelementes im Bereich des Zulaufs.
Wegen der im Ringspalt in Richtung Rejektauslauf zunehmend anfallenden Störstoffe und der damit verbunden Gefahr einer Verstopfung und/oder eines erhöhten Verschleißes kann es allerdings von Vorteil sein, wenn die Breite des Ringspaltes zwischen dem Rotor und dem Siebelement vom Suspensionszulauf zum Rejektauslauf kontinuierlich zunimmt. Hierzu befindet sich das breitere Siebende des konischen Siebelementes im Bereich des Rejektauslaufs.
Eine einfache Herstellbarkeit ergibt sich bei Rotoren, die als zylindrische Trommel ausgebildet sind. Die Veränderung beim Ringspalt erfolgt dann ausschließlich über das konische Siebelement.
Soll die Breitenveränderung des Ringspaltes noch vom Rotor unterstützt werden, so ist dieser als konische Trommel auszubilden.
Zur Anpassung an eine spezielle Gestaltung des Rotors und/oder seiner Rotorflügel und/oder der Sieböffnungen kann es auch von Vorteil sein, wenn die Breite des Ringspaltes zwischen dem Rotor und dem Siebelement vom Suspensionszulauf zum Rejektauslauf konstant bleibt. In diesem Fall müsste dann der Rotor als konische Trommel gestaltet sein, wobei das breitere Ende des Rotors beim breiteren Ende des Siebelementes liegt.
Zwecks einfacher Konstruktion sollten die Rotorflügel die gleiche Form und/oder die gleiche radiale Ausdehnung haben.
Mit Vorteil sollte die Rotationsachse schräg oder senkrecht auf der Maschinenebene stehen.
Vorteile hinsichtlich Gestaltung und Funktion des Drucksortierers ergeben sich des Weiteren, wenn sich der Rotor innerhalb des Siebelementes befindet. Dabei sollte der Suspensionszulauf über dem Rejektauslauf angeordnet sein.
Für das Erreichen der genannten Vorteile genügt es, wenn die Neigung des konischen Siebelemente-Mantels zur Siebachse kleiner als 2° ist, vorzugsweise zwischen 0,1 und 1 ° liegt und/oder sich der Durchmesser des konischen Siebelementes um maximal 10 mm unterscheidet.
Diese geringe Neigung wiederum wirkt sich positiv auf die Herstellung des Siebelementes aus.
Zur Beeinflussung von Durchsatz und/oder Sortierwirkung entlang des Ringspaltes zwischen Rotor und Siebelement kann es vorteilhaft sein, wenn sich die offene Fläche und/oder die Größe der Sieböffnungen des Siebelementes in Richtung des sich weitenden konischen Endes des Siebelementes geringfügig zunimmt.
Auch im Hinblick auf das rotationssymmetrische Siebelement mit einer Vielzahl von Profilstäben, bei dem mehrere ringförmige, senkrecht zur Siebachse verlaufende und voneinander beabstandete Stabhalter an der Innen- oder Außenseite mit randoffenen Aussparungen versehen sind, deren Form den Stabfüßen der Profilstäbe im Wesentlichen komplementär entspricht und die geringfügig größer als die Stabfüße sind und bei dem die Profilstäbe im Wesentlichen parallel zueinander und im Wesentlichen parallel zur Siebachse in die Aussparungen eingesetzt werden, ist es der Kern der Erfindung, dass das Siebelement konisch ausgebildet ist.
Zur Realisierung der bereits beschriebenen Vorteile und Möglichkeiten genügt eine nur sehr gering ausgeprägte Konizität, was einer einfachen Herstellung des Siebelementes entgegenkommt. Dies hat auch zur Folge, dass die Profilstäbe nur geringfügig von ihrer Parallelität untereinander sowie zur Siebachse abweichen.
Es hat sich herausgestellt, dass hierzu die Neigung der Profilstäbe zur Siebachse kleiner als 2°, insbesondere kleiner als 1 ° sein und/oder sich der Durchmesser des konischen Siebelementes um maximal 10 mm unterscheiden sollte.
Um der Neigung der Profilstäbe gerecht zu werden, sollten die Stabhalter unterschiedlich ausgebildet sein. Zum Ausgleich der Konizität können sich die Stabhalter bezüglich Innen- oder Außendurchmesser oder der Tiefe ihrer Aussparungen voneinander unterscheiden. Darüber hinaus kann bei konstantem Querschnitt der Profilstäbe über die Konizität des Siebelementes erreicht werden, dass der Abstand zwischen den Profilstäben des Siebelementes in Richtung des sich weitenden konischen Endes des Siebelementes geringfügig zunimmt. Dies kann zur Beeinflussung des Durchsatzes und/oder der Sortierwirkung genutzt werden und den Verschleiß reduzieren.
Mit Vorteil erfolgt die Herstellung eines derartigen rotationssymmetrischen Siebelementes dadurch, dass über radial von außen einwirkende Kräfte ein dauerhafter Formschluss zwischen den Profilstäben und den Aussparungen erzeugt wird.
Diese radialen Kräfte führen zu einer plastischen Verformung der Stabhalter im Bereich der Aussparung und über die Verengung der Aussparungen letztlich zur Klemmung der Profilstäbe in denselben.
Sind dabei die die Aussparungen nur auf der Innenseite der Stabhalter vorhanden, so erfolgt die radiale Krafteinwirkung direkt auf die Stabhalter.
Im anderen Fall, dass die Aussparungen nur auf der Außenseite der Stabhalter vorhanden sind, erfolgt die radiale Krafteinwirkung auf die Profilstäbe und über diese indirekt auf die Stabhalter.
Zur Schonung der Stabhalter sollte die Innenseite derselben während der radialen Krafteinwirkung keinen Stütz- oder Biegekräften ausgesetzt werden.
Besonders einfach gestaltet sich die Herstellung, wenn die radiale Krafteinwirkung über mehrere, radial von außen einwirkende Stempel erfolgt.
Diese Stempel sollten vorzugsweise mit gleichem Abstand über den Umfang des Siebzylinders verteilt angeordnet sein. Des Weiteren sollte die, in Pressrichtung, d.h. zur Zentrumsachse der Siebvorrichtung weisende Pressfläche der Stempel konkav ausgebildet sein, wobei diese Pressfläche mit Vorteil senkrecht zur Zylinderachse von einem Kreisabschnitt gebildet wird, dessen Radius dem Außenradius der fertigen, zylindrischen Siebvorrichtung entspricht. Hierdurch gelingt es während des Pressens die Kräfte zunehmend gleichmäßiger auf die radiale Außenseite der Stabhalter zu verteilen. Neben einer gleichmäßigen Formveränderung schont dies die Stabhalter. Im Interesse einer exakten Führung sollten die Stempel zumindest während der radialen Krafteinwirkung radial beweglich geführt und/oder axial zur Zylinderachse fixiert sein.
Nachfolgend soll die Erfindung an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.
In der beigefügten Zeichnung zeigen:
Figuren 1 a+b: eine schematische Perspektivansicht verschiedener rotationssymmetrischer Siebelemente 3;
Figuren 2a+b: einen schematischen Querschnitt durch die Siebelemente 3 gemäß Figuren 1 a+b mit Stempeln 15;
Figuren 3a+b: die Aussparung 14 mit Profilstab 6 vor und nach der radialen Krafteinwirkung;
Figur 4: einen schematischen Längsschnitt durch einen Drucksortierer und
Figuren 5a+b+c: einen extrem schematisierten Längsschnitt durch unterschiedliche
Drucksortierer.
In Figur 4 erkennt man einen erfindungsgemäßen Drucksortierer mit einem Siebelement 3 in Form eines im Wesentlichen zylindrischen Siebkorbes mit sehr geringer und daher hier nicht zu erkennender Konizität sowie einer senkrechten Siebachse 2.
Dieses Siebelement 3 teilt den Innenraum des Drucksortierers in einen Zulaufraum 4 und einen Gutstoffraum 11 auf.
In den Zulaufraum 4 wird über einen Suspensionszulauf 8 die Faserstoffsuspension 1 zugeführt.
In Folge des anliegenden Druckgefälles zwischen dem oben gezeichneten Suspensionszulauf 8 und dem unten liegenden Rejektauslauf 9 des Zulaufraumes 4 wird jedoch eine Transportströmung erzeugt.
Auf dem Weg dieser Transportströmung wird ein großer Teil der Faserstoffsuspension 1 bestimmungsgemäß durch das Siebelement 3 als Gutstoff in den Gutstoffraum 11 abgeleitet und von dort über den Gutstoffablauf 10 abgeführt. Dabei tritt auch zumindest ein großer Teil der in der Faserstoffsuspension 1 enthaltenen Fasern in den Gutstoffraum 11 über.
Der vom Siebelement 3 abgewiesene Teil der Faserstoffsuspension 1 wird als Rejekt über den Rejektauslauf 9 aus dem Zulaufraum 4 gefördert. Bei Bedarf kann sich der Suspensionszulauf 8 aber auch am unteren Ende und der Rejektauslauf 9 am oberen Ende des Siebkorbes befinden.
Um zu verhindern, dass die Öffnungen des Siebelementes 3 verstopft werden, befindet sich in diesem ein an sich bekannter Siebräumer, der sich relativ zum Siebelement 3 bewegt.
Dieser Siebräumer wird von einem im Siebelement 3 rotierenden Rotor 5 mit daran befestigten Rotorflügeln 12 gebildet. Dabei hat der Rotor 5 hier die Form einer zylindrischen Trommel, wobei die Rotationsachse 13 mit der Siebachse 2 übereinstimmt.
Alle Rotorflügel 12 haben hierbei die gleiche Form und die gleiche radiale Ausdehnung, was zu einer gleichmäßigen Wirkung auf die Faserstoffsuspension 1 und das Siebelement 3 führt.
In Figur 4 sind die Rotorflügel 12 als Erhebungen auf dem Rotor 5 ausgebildet, die dementsprechend keinen radialen Abstand zum Rotor 5 haben. Dabei ist die in Rotationsrichtung des Rotors 5 verlaufende Querschnittsfläche der Rotorflügel als Rechteck ausgebildet.
Die Rotorflügel 12 können jedoch auch anders, beispielsweise mit Tragflügelprofil ausgestaltet sein.
Über das leicht konische Siebelement 3 kann die offene Fläche und/oder die Größe der Sieböffnungen des Siebelementes 3 in Richtung des sich weitenden konischen Endes des Siebelementes 3 vergrößert werden.
Darüber hinaus kann über das leicht konische Siebelement 3 aber auch der Verlauf des Ringspalts zwischen dem Rotor 5 und dem Siebelement 3 verändert werden.
Dies soll beispielhaft und mit stark übertrieben dargestellter Konizität in den Figuren 5a- c gezeigt werden.
Bei Figur 5a ist der Rotor 5 als zylindrische Trommel ausgebildet, so dass sich die Breite des Ringspaltes zwischen Rotor 5 und Siebelement 3 ausschließlich entsprechend der konischen Weitung des Siebelementes 3 vergrößert.
Im Unterschied hierzu ist der Rotor 5 bei den Figuren 5b und 5c als im Wesentlichen zylindrische Trommel mit geringer Konizität ausgebildet.
Gemäß Figur 5b weiten sich das konische Siebelement 3 und der konische Rotor 5 in die gleiche axiale Richtung, so dass die Breite des Ringspaltes zwischen Rotor 5 und Siebelement 3 in axialer Richtung, d.h. vom Suspensionszulauf 8 zum Rejektauslauf 9 konstant bleibt. In diesem Fall wird die Konizität des Siebelementes 3 für die beschriebene Beeinflussung der offenen Fläche oder der Größe der Sieböffnungen genutzt, ohne dass dies mit einer Verbreiterung des Ringspaltes verbunden ist.
Alternativ weiten sich bei Figur 5c das konische Siebelement 3 und der konische Rotor 5 in entgegengesetzte, axiale Richtungen, so dass die Verbreiterung des Ringspaltes gegenüber der Ausführung gemäß Figur 5a noch verstärkt wird.
Die Konizität des Siebelementes 3 ist sehr gering ausgebildet, was sich vereinfachend auf dessen Fierstellung auswirkt. So ist die Neigung der Mantelfläche des Siebelementes 3 zur Siebachse 2 kleiner als 1 °.
In der Regel weitet sich der Durchmesser bei üblichen Ausdehnungen des konischen Siebelementes 3 dabei um maximal 10 mm.
Nimmt die Breite des Ringspaltes zwischen dem Rotor 5 und dem Siebelement 3 vom Suspensionszulauf 8 zum Rejektauslauf 9 kontinuierlich ab, so kann dies wegen der Eindickung der Faserstoffsuspension 1 entlang des Ringspalts in Richtung Rejektauslauf 9 vorteilhaft sein.
Ist allerdings damit zu rechnen, dass sich entlang des Ringspalts in Richtung Rejektauslauf 9 zunehmend Störstoff ansammeln, die zu einem erhöhten Verschleiß und/oder einer Verstopfung in diesem Bereich führen können, so ist von Vorteil, wenn die Breite des Ringspaltes zwischen dem Rotor 5 und dem Siebelement 3 vom Suspensionszulauf 8 zum Rejektauslauf 9 kontinuierlich zunimmt.
Die rotationssymmetrischen, hier im Wesentlichen zylindrischen, aber leicht konischen Siebelemente 3 bestehen gemäß den Figuren 1 bis 3 vorzugsweise aus im Wesentlichen parallel, d.h. ebenfalls leicht konisch zur Zylinder- und Siebachse 2 verlaufenden Profilstäben 6, die über mehrere axial voneinander beabstandete und senkrecht zur Siebachse 2 verlaufende Stabhalter 7 gehalten werden.
Die Stabhalter 7 werden als einstückige Ringe hier beispielhaft mittels Laserschneiden hergestellt, wobei der Durchmesser geringfügig größer als beim endgültigen Siebkorb ist. Dies ist die Grundlage für eine hohe Formgenauigkeit des Siebelementes 3. Bei Figur 1 a und 2a besitzen die Stabhalter 7 auf der Innenseite und bei Figur 1 b und 2b auf der Außenseite eine Vielzahl gleichmäßig verteilt angeordneter Aussparungen 14 für die Profilstäbe 6. Die Aussparungen 14 bieten gemäß Figur 3a ausreichend Spiel, so dass die Profilstäbe 6 problemlos axial durch diese geschoben werden können.
Die Sieböffnungen des Siebkorbes, d.h. des Siebelementes 3 werden von den Schlitzen benachbarter Profilstäbe 6 gebildet. In der Praxis haben solche Schlitze oft eine Weite zwischen 0,05 und 2 mm.
Um die Profilstäbe 6 in den Aussparungen 14 zu fixieren, wird über radial von außen einwirkende Kräfte F ein dauerhafter Formschluss zwischen den Profilstäben 6 und den Aussparungen 14 erzeugt.
Liegen die Aussparungen 14, wie bei Figur 2a, auf der Innenseite der Stabhalter 7, dann erfolgt die radiale Krafteinwirkung direkt auf die Stabhalter 7.
Figur 2 b zeigt den anderen Fall, bei dem die Aussparungen 14 auf der Außenseite der Stabhalter 7 vorhanden sind und die radiale Krafteinwirkung auf die Profilstäbe 6 und somit nur indirekt auf die Stabhalter 7 erfolgt.
In beiden Fällen kommt es, da die Innenseite der Stabhalter 7 während der radialen Krafteinwirkung keinen Stütz- oder Biegekräften ausgesetzt ist, zu einer, wenn auch geringen Verringerung des Durchmessers der Stabhalter 7 sowie einer plastischen Verformung der Stabhalter 7 im Bereich der Aussparungen 14, in deren Folge der Raum zwischen Profilstab 6 und Stabhalter 7, wie in Figur 3b dargestellt, geschlossen wird.
Wegen der Profilierung der Profilstäbe 6 sowie der komplementären Form wird so eine starke Klemmung der Stabfüße in der jeweiligen Aussparung 14 erreicht.
Die radiale Krafteinwirkung wird dabei gemäß den Figuren 2a+b über mehrere, radial gleichmäßig über den Zylinderumfang verteilt angeordnete Stempel 15 realisiert, die radial von außen auf die Stabhalter 7 bzw. Profilstäbe 6 und dabei insbesondere auf die Siebachse 2 des Siebkorbes gerichtet sind. Hierzu wird die, in Pressrichtung weisende Pressfläche aller Stempel 15 jeweils von einem Kreisabschnitt gebildet, dessen Radius dem Außenradius der Siebvorrichtung nach dem Pressvorgang entspricht. Da der von den Stabhaltern 7 bzw. Profilstäben 6 gebildete Außenradius der Siebvorrichtung vor dem Pressvorgang geringfügig größer als danach ist, besteht am Beginn des Pressvorgangs zwischen den Stabhaltern 7 bzw. Profilstäben 6 und der Pressfläche im mittleren Teil der Stempels 15 ein kleines Spiel. Dieses Spiel kann beim Beginn des Pressens und den damit verbundenen, geringeren Presskräften in Kauf genommen werden und vermindert sich mit fortschreitender Pressung.
Diese Umformung erfolgt sehr schonend und gleichmäßig, so dass es an den Stabhaltern 7 zu keiner Überbeanspruchung kommt.
Während der radialen Krafteinwirkung werden die Stempel 15 in Führungsnuten axial und radial geführt.
Alternativ können die Stabhalter 7 auch aus mehreren Teil-Stabhaltern zusammengesetzt sein, die in radialer Richtung R unterschiedliche Höhen aufweisen, so dass sich ihre neutralen Fasern voneinander unterscheiden.
Für das Erreichen der angestrebten Wirkung genügt eine sehr geringe Konizität des Siebelementes 3. Daher beträgt die Neigung der Profilstäbe 6 zur Siebachse 2 weniger als 1 ° bzw. im Allgemeinen die Aufweitung des Durchmessers des konischen Siebelementes 3 maximal 10 mm.
Dennoch sind die Stabhalter 7 zum Ausgleich der Konizität unterschiedlich gestaltet. Neben einer Variation des Innen- und oder Außendurchmessers der Stabhalter 7 kommt hierbei auch die Änderung der radialen Tiefe der Aussparungen 14 infrage.
Wegen der sehr geringen Abweichung von der Zylinderform können die Endringe an den beiden Enden des Siebelementes 3 problemlos plan-parallel-zylindrisch angebracht werden.
Da die Profilstäbe 6 im Interesse einer einfachen Herstellung einen konstanten Querschnitt aufweisen, nimmt der Abstand zwischen den Profilstäben 6 des Siebelementes 3 in Richtung des sich weitenden konischen Endes des Siebelementes 3 geringfügig zu. Diese Aufweitung ist für die Sortierung in der Regel unkritisch. Im Gegenteil kann sie doch bewusst genutzt werden, um Durchsatz und Sortierwirkung entlang des Ringspalts zu beeinflussen. Meist wird man größer werdende Sieböffnungen in Richtung Rejektauslauf 9 bevorzugen.

Claims

Patentansprüche
1. Drucksortierer zum Reinigen einer Faserstoffsuspension (1 ) mit einem um eine Siebachse (2) rotationssymmetrisch ausgebildeten Siebelement (3), welches den Drucksortierer in einen Zulaufraum (4) und einen Gutstoffraum (11 ) aufteilt, wobei der Zulaufraum (4) an einem axialen Ende mit einem Suspensionszulauf (8) sowie am gegenüberliegenden axialen Ende mit einem Rejektauslauf (9) und der Gutstoffraum (11 ) mit einem Gutstoffablauf (10) in Verbindung steht und sich im Zulaufraum (4) ein Rotor (5) mit Rotorflügeln (12) befindet, dessen Rotationsachse (13) der Siebachse (2) entspricht und der relativ zum Siebelement (3) rotiert, dadurch gekennzeichnet, dass das Siebelement (3) konisch ausgebildet ist.
2. Drucksortierer nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des
Ringspaltes zwischen dem Rotor (5) und dem Siebelement (3) vom
Suspensionszulauf (8) zum Rejektauslauf (9) kontinuierlich abnimmt.
3. Drucksortierer nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des
Ringspaltes zwischen dem Rotor (5) und dem Siebelement (3) vom
Suspensionszulauf (8) zum Rejektauslauf (9) kontinuierlich zunimmt.
4. Drucksortierer nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des
Ringspaltes zwischen dem Rotor (5) und dem Siebelement (3) vom
Suspensionszulauf (8) zum Rejektauslauf (9) konstant bleibt.
5. Drucksortierer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (5) als zylindrische Trommel ausgebildet ist.
6. Drucksortierer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (5) als konische Trommel ausgebildet ist.
7. Drucksortierer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorflügel (12) die gleiche Form und/oder die gleiche radiale Ausdehnung haben.
8. Drucksortierer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Rotationsachse (13) senkrecht steht.
9. Drucksortierer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass sich der Rotor (5) innerhalb des Siebelementes (3) befindet.
10. Drucksortierer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Suspensionszulauf (8) über dem Rejektauslauf (9) angeordnet ist.
11.Drucksortierer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigung des Siebelementes (3) zur Siebachse (2) kleiner als 1 ° ist.
12. Drucksortierer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das sich der Durchmesser des konischen Siebelementes (3) um maximal 10 mm unterscheidet.
13. Drucksortierer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die offene Fläche und/oder die Größe der Sieböffnungen des Siebelementes (3) in Richtung des sich weitenden konischen Endes des Siebelementes (3) geringfügig zunimmt.
14. Rotationssymmetrisches Siebelement (3) mit einer Vielzahl von Profilstäben (6), bei dem mehrere ringförmige, senkrecht zur Siebachse (2) verlaufende und voneinander beabstandete Stabhalter (7) an der Innen- oder Außenseite mit randoffenen Aussparungen (14) versehen sind, deren Form den Stabfüßen der Profilstäbe (6) im Wesentlichen komplementär entspricht und die geringfügig größer als die Stabfüße sind und bei dem die Profilstäbe (6) im Wesentlichen parallel zueinander und im Wesentlichen parallel zur Siebachse (2) in die Aussparungen (14) eingesetzt werden, insbesondere für einen Drucksortierer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Siebelement (3) konisch ausgebildet ist.
15. Rotationssymmetrisches Siebelement (3) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigung der Profilstäbe (6) zur Siebachse (2) kleiner als 1 ° ist.
16. Rotationssymmetrisches Siebelement (3) nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das sich die Stabhalter (7) voneinander unterscheiden.
17. Rotationssymmetrisches Siebelement (3) nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen den Profilstäben (6) des Siebelementes (3) in Richtung des sich weitenden konischen Endes des Siebelementes (3) geringfügig zunimmt.
18. Verfahren zur Herstellung eines rotationssymmetrischen Siebelementes (3) nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass über radial von außen einwirkende Kräfte ein dauerhafter Formschluss zwischen den Profilstäben (6) und den Aussparungen (14) erzeugt wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenseite der Stabhalter (7) während der radialen Krafteinwirkung keinen Stütz- oder Biegekräften ausgesetzt wird.
20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Krafteinwirkung über mehrere, radial von außen einwirkende Stempel (15) erfolgt.
21.Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen (14) nur auf der Innenseite der Stabhalter (7) vorhanden sind und die radiale Krafteinwirkung auf die Stabhalter (7) erfolgt.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen (14) nur auf der Außenseite der Stabhalter (7) vorhanden sind und die radiale Krafteinwirkung auf die Profilstäbe (6) erfolgt.
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