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Title:
FRACTIONATING ARRANGEMENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2010/018120
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention relates to an arrangement for fractionating a suspension of fibrous material suitable for creating a web of paper, board, tissue or some other fibrous material into a short fibre fraction with a high proportion of short and/or stiff fibres and/or vessel cells and a long fibre fraction with a high proportion of long and/or flexible fibres, comprising a screen element (1) with screen openings (3) which is taken past at least one nozzle (4) which directs a jet of the fibrous material suspension onto the screen element (1), wherein the long fibre fraction is collected on the side of the screen element (1) that is facing the nozzle (4) and the short fibre fraction is collected on the opposite side of the screen element (1).  In this case it is intended to make the fractionating easier and/or more efficient by the screen element (1) being cylindrically formed and mounted rotatably about the cylinder axis and/or by most of the screen openings (3), preferably all the screen openings, being formed as elongated slits which extend, at least over part of their length, in an inclined manner in relation to the direction of movement (8) of the screen element (1), or by the screen element (1) having a honeycomb structure.

Inventors:
BERGSTROEM JONAS (DE)
BLUHM REINHARD (DE)
KATZENMAIER TILLMAN (DE)
MANNES WOLFGANG (DE)
PERRIN MARC (FR)
Application Number:
PCT/EP2009/060202
Publication Date:
February 18, 2010
Filing Date:
August 06, 2009
Export Citation:
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Assignee:
VOITH PATENT GMBH (DE)
BERGSTROEM JONAS (DE)
BLUHM REINHARD (DE)
KATZENMAIER TILLMAN (DE)
MANNES WOLFGANG (DE)
PERRIN MARC (FR)
International Classes:
D21B1/26; D21D5/06; D21B1/32; D21C5/02; D21D5/16
Domestic Patent References:
WO2001029297A12001-04-26
WO1996016226A11996-05-30
WO1992002676A11992-02-20
WO1999022064A11999-05-06
Foreign References:
US3002621A1961-10-03
US5630513A1997-05-20
DE202005000332U12005-03-17
US5133832A1992-07-28
US3773614A1973-11-20
US4501040A1985-02-26
US5186791A1993-02-16
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Claims:
Patentansprüche

1. Anordnung zur Fraktionierung einer zur Erzeugung einer Papier-, Karton-, Tissue- oder einer anderen Faserstoffbahn geeigneten Faserstoffsuspension in eine Kurzfaserfraktion mit einem hohen Anteil an kurzen und/oder steifen

Fasern und/oder Gefäßzellen und eine Langfaserfraktion mit einem hohen Anteil an langen und/oder flexiblen Fasern, mit einem Siebelement (1 ) mit Sieböffnungen (3) welches an wenigstens einer Düse (4) vorbeigeführt wird, welche einen Strahl der Faserstoffsuspension auf das Siebelement (1 ) richtet, wobei die Langfaserfraktion auf der der Düse (4) zugewandten Seite des

Siebelementes (1 ) und die Kurzfaserfraktion auf der gegenüberliegenden Seite des Siebelementes (1 ) gesammelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Siebelement (1 ) zylinderförmig ausgebildet und um die Zylinderachse rotierbar gelagert ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der überwiegende Teil der, vorzugsweise alle Sieböffnungen (3) als längliche, zumindest abschnittsweise in Bewegungsrichtung (8) des Siebelementes (1 ) verlaufende Schlitze ausgebildet sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die

Zylinderachse des Siebelementes (1 ) etwa senkrecht verläuft.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Siebelement von sich vorzugsweise über die gesamte Länge des Zylinders erstreckenden und voneinander beabstandeten Stäben (2) gebildet wird.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stäbe (2) einen runden Querschnitt besitzen.

6. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stäbe (2) einen rechteckigen Querschnitt mit zwei langen Seitenflächen aufweisen und die langen Seitenflächen vorzugsweise radial verlaufen.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zylindrische Siebelement (1 ) unten offen ist.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen (4) innerhalb des zylindrischen Siebelementes (1 ) angeordnet sind.

9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb des zylindrischen Siebelementes (1 ) eine Auffangwanne (6) für die Langfaserfraktion angeordnet ist.

10. Anordnung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest jeweils eine Druckfluid-Düse (5) außerhalb des zylindrischen

Siebelementes (1 ) in Bewegungsrichtung (8) nach einer Düse (4) angeordnet ist, welche ein Fluid, vorzugsweise Wasser, Dampf oder Druckluft auf das Siebelement (1 ) richtet.

11. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass außerhalb des zylindrischen Siebelementes (1 ) gegenüber und/oder unterhalb einer Düse (4) wenigstens eine Auffangwanne (7) für die Kurzfaserfraktion angeordnet ist.

12. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen (4) außerhalb des zylindrischen Siebelementes (1 ) angeordnet sind.

13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des zylindrischen Siebelementes (1 ) eine Auffangwanne (7) für die Kurzfaserfraktion angeordnet ist, welche vorzugsweise mit einer Unterdruckquelle verbunden ist.

14. Anordnung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest jeweils eine Druckfluid-Düse (5) innerhalb des zylindrischen Siebelementes (1 ) in Bewegungsrichtung (8) nach einer Düse (4) angeordnet ist, welche ein Fluid, vorzugsweise Wasser, Dampf oder Druckluft auf das Siebelement (1 ) richtet.

15. Anordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass außerhalb des zylindrischen Siebelementes (1 ) gegenüber und/oder unterhalb einer Düse (5) wenigstens eine Auffangwanne (6) für die Langfaserfraktion angeordnet ist.

16. Anordnung zur Fraktionierung einer zur Erzeugung einer Papier-, Karton-, Tissue- oder einer anderen Faserstoffbahn geeigneten Faserstoffsuspension in eine Kurzfaserfraktion mit einem hohen Anteil an kurzen und/oder steifen Fasern und/oder Gefäßzellen und eine Langfaserfraktion mit einem hohen

Anteil an langen und/oder flexiblen Fasern, mit einem Siebelement (1 ) mit Sieböffnungen (3) welches an wenigstens einer Düse (4) vorbeigeführt wird, welche einen Strahl der Faserstoffsuspension auf das Siebelement (1 ) richtet, wobei die Langfaserfraktion auf der der Düse (4) zugewandten Seite des Siebelementes (1 ) und die Kurzfaserfraktion auf der gegenüberliegenden Seite des Siebelementes (1 ) gesammelt wird, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der überwiegende Teil der, vorzugsweise alle Sieböffnungen (3) als längliche Schlitze ausgebildet sind, welche zumindest abschnittsweise zur Bewegungsrichtung (8) des Siebelementes (1 ) geneigt verlaufen.

17. Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der überwiegende Teil der, vorzugsweise alle Schlitze des Siebelementes (1 ) senkrecht zur Bewegungsrichtung (8) verlaufen.

18. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Schlitze des Siebelementes (1 ) zwischen 0,3 und 3 mm, vorzugsweise zwischen 0,5 und 1 ,5 mm liegt.

19. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der überwiegende Teil der, vorzugsweise alle Schlitze des Siebelementes (1 ) gleich ausgebildet sind.

20. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der überwiegende Teil der, vorzugsweise alle Schlitze des Siebelementes

(1 ) gleich ausgerichtet sind.

21. Anordnung zur Fraktionierung einer zur Erzeugung einer Papier-, Karton-, Tissue- oder einer anderen Faserstoffbahn geeigneten Faserstoffsuspension in eine Kurzfaserfraktion mit einem hohen Anteil an kurzen und/oder steifen

Fasern und/oder Gefäßzellen und eine Langfaserfraktion mit einem hohen Anteil an langen und/oder flexiblen Fasern, mit einem Siebelement (1 ) mit Sieböffnungen (3) welches an wenigstens einer Düse (4) vorbeigeführt wird, welche einen Strahl der Faserstoffsuspension auf das Siebelement (1 ) richtet, wobei die Langfaserfraktion auf der der Düse (4) zugewandten Seite des

Siebelementes (1 ) und die Kurzfaserfraktion auf der gegenüberliegenden Seite des Siebelementes (1 ) gesammelt wird, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 , 3 und 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Siebelement (1 ) eine Wabenstruktur aufweist.

22. Anordnung nach einem der Ansprüche 16 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass das Siebelement (1 ) als endlos umlaufendes, flexibles Siebband ausgebildet ist, welches vorzugsweise aus Kunststoff besteht.

23. Anordnung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Siebband von quer zur Bewegungsrichtung (8) und voneinander beabstandeten Stäben (2) gebildet wird, die vorzugsweise an den Enden und/oder in bestimmten Abständen quer zur Bewegungsrichtung (8) miteinander verbunden sind.

24. Anordnung nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Siebband über rotierende Leitwalzen (12) umgelenkt wird, wobei das Siebband vorzugsweise nur über abgehobene Laufflächen mit den Leitwalzen (12) in Kontakt steht.

25. Anordnung nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen (4) nur auf einer Seite des Siebbandes angeordnet sind und jeweils einen Faserstoffsuspensionsstrahl vorzugsweise in den Einlaufzwickel zwischen dem Siebband und einer Leitwalze (12) richten.

26. Anordnung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass auf jeder Seite des Siebbandes jeweils zumindest eine Auffangwanne (6,7) für den Faserstoff angeordnet ist.

27. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtfläche der Sieböffnungen (3) über 50 % der Gesamtfläche des Siebelementes (1 ) liegt.

28. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stegbreite zwischen den Sieböffnungen (3) kleiner als 2 mm, vorzugsweise kleiner als 1 mm ist und insbesondere zwischen 0,3 und 0,8 mm liegt

29. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des Siebelementes (1 ) über dem 2-fachen, vorzugsweise dem 3-fachen der durchschnittlichen Stegbreite zwischen den Sieböffnungen (3) liegt.

30. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Düsen (4) jeweils wenigstens einen Strahl Faserstoffsuspension auf das Siebelement (1 ) richten.

Description:
Fraktionieranordnung

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Fraktionierung einer zur Erzeugung einer Papier-, Karton-, Tissue- oder einer anderen Faserstoffbahn geeigneten Faserstoffsuspension in eine Kurzfaserfraktion mit einem hohen Anteil an kurzen und/oder steifen Fasern und/oder Gefäßzellen und eine Langfaserfraktion mit einem hohen Anteil an langen und/oder flexiblen Fasern, mit einem Siebelement mit Sieböffnungen welches an wenigstens einer Düse vorbeigeführt wird, welche einen Strahl der Faserstoffsuspension auf das Siebelement richtet, wobei die Langfaserfraktion auf der der Düse zugewandten Seite des Siebelementes und die Kurzfaserfraktion auf der gegenüberliegenden Seite des Siebelementes gesammelt wird.

Wenn eine neue Faserstoffsuspension aus Holz zubereitet oder wenn zurückgewonnenes Papier in eine Faserstoffsuspension umgewandelt wird, haben die Fasern im Allgemeinen sehr unterschiedliche Längen. Es kann dann vorteilhaft sein, die kurzen Zellulosefasern von langen Zellulosefasern zu trennen, vor allem um Papierblätter mit unterschiedlichen Qualitäten herstellen zu können.

Gewöhnlich ist es dabei das Ziel, einerseits eine Kurzfaserfraktion, die überwiegend kurze Fasern enthält, deren maximale Längen in der Größenordnung von einem Millimeter bis zu eineinhalb Millimetern liegen, und andererseits eine Langfaserfraktion zu erhalten, die überwiegend Langfasern enthält, deren minimale Längen in der Größenordnung von einem Millimeter bis eineinhalb Millimeter liegen. Die Gewinnung einer Langfaserfraktion, die lange Fasern enthält und frei von Mineralgehalten ist, kann ebenfalls interessant sein.

Meist werden derartige Anordnungen jedoch benutzt, um Altpapierfaser-Rohstoffe so weit aufzubereiten, dass sie als Rohstoff wieder zur Herstellung von Faserstoffbahnen verwendet werden können.

Gemischtes Altpapier besteht oft aus verschiedenen Sorten und hat im Vergleich zu Frischzellstoff ein relativ breites Faserlängenspektrum. Hierzu ist es aus der DE 2018510 bekannt, die Faserstoffsuspension auf ein Lochsieb zu spritzen, wobei die Löcher jedoch zum Verstopfen neigen.

In der WO 01/29297 wird daher vorgeschlagen, ein Siebelement an einer Düse vorbeizuführen. Dabei wird das Siebelement von Drähten o.a. gebildet, die in Bewegungsrichtung des Siebes verlaufen. Die Düse befindet sich außerhalb der Schleife des Siebelementes. Auch dies kann hinsichtlich der Fraktionierwirkung noch nicht befriedigen.

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher die Fraktionierung einfacher und möglichst auch effizienter zu gestalten.

Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe einerseits dadurch gelöst, dass das Siebelement zylinderförmig ausgebildet und um die Zylinderachse rotierbar gelagert ist.

Unabhängig von der Gestaltung der Sieböffnungen ist dies mit Vorteilen bei der Herstellung und Funktion verbunden. Außerdem erlaubt dies eine stabile Gestaltung des Siebelementes.

Dabei sollten der überwiegende Teil der, vorzugsweise alle Sieböffnungen als längliche Schlitze ausgebildet sein. Diese können zumindest abschnittsweise in Bewegungsrichtung des Siebelementes, d.h. in Rotationsrichtung oder zu dieser geneigt, insbesondere senkrecht zu dieser verlaufen.

Für die Abführung der Kurz- und Langfaserfraktion ist es vorteilhaft, wenn die Zylinderachse des Siebelementes etwa senkrecht verläuft. Bei dieser Anordnung kann wenigstens eine Fraktion zumindest teilweise einfach unterhalb des Zylinders aufgefangen werden.

Die Bildung der Schlitze kann über voneinander beabstandete Stäbe erfolgen, wobei die Schlitze von Abstandhaltern zwischen den Stegen begrenzt sein können. Dabei erstrecken sich die Stäbe über einen Teil, vorzugsweise jedoch über die gesamte Länge des Zylinders.

Hierbei können die Stäbe einen runden Querschnitt oder aber einen mehreckigen, insbesondere einen rechteckigen Querschnitt mit zwei langen Seitenflächen aufweisen. Ein runder Querschnitt ist dann vorzuziehen, wenn ein Verstopfen der

Schlitze zu befürchten ist. Bei einem rechteckigen Querschnitt besteht die

Möglichkeit, die Stäbe so anzuordnen, dass die langen Seitenflächen radial verlaufen.

Auf diese Weise erstrecken sich die Schlitze in radialer Richtung über die langen Seitenflächen, was nicht nur der Stabilität des Siebelementes sondern auch der

Fraktionierung förderlich ist.

Um die Abfuhr des im zylinderförmigen Siebelement anfallenden Faserstoffes zu erleichtern, kann das zylindrische Siebelement unten offen ausgeführt werden.

Die Düsen können innerhalb, aber auch außerhalb des zylindrischen Siebelementes angeordnet werden.

Vor allem wenn die Stäbe einen rechteckigen Querschnitt mit radial ausgerichteten, langen Seitenflächen haben, hat die Anordnung der Düsen innerhalb des zylindrischen Siebelementes Vorteile. In diesem Fall verbreitert sich die Schlitzweite wenn auch nur geringfügig radial nach außen, was die Verstopfungsgefahr der Schlitze mindert.

Das Fasermaterial, welches die Schlitze nicht passiert, bildet die Langfaserfraktion. Bei einer Anordnung der Düsen innerhalb des Siebelementes sollte daher unterhalb des zylindrischen Siebelementes eine Auffangwanne für die Langfaserfraktion angeordnet sein.

Dabei kann es passieren, dass die Langfasern an den Stäben hängen bleiben. Um diese von den Stäben zu lösen, sollte zumindest jeweils eine Druckfluid-Düse außerhalb des zylindrischen Siebelementes in Bewegungsrichtung nach einer Düse angeordnet sein, welche ein Fluid, insbesondere Dampf, Wasser oder Druckluft auf das Siebelement richtet. Die von den Stäben gelösten Langfasern fallen dann in die Auffangwanne.

Dementsprechend sollte außerhalb des zylindrischen Siebelementes gegenüber und/oder unterhalb einer Faserstoffsuspensions-Düse wenigstens eine Auffangwanne für die Kurzfaserfraktion angeordnet sein.

Sind die Faserstoffsuspension-Düsen außerhalb des zylindrischen Siebelementes angeordnet, so müssen die Kurzfasern innerhalb des zylindrischen Siebelementes von einer Auffangwanne für die Kurzfaserfraktion aufgenommen werden. Zur

Unterstützung kann diese mit einer Unterdruckquelle verbunden sein, so dass der

Unterdruck die Kurzfasern in die Auffangwanne saugt. Um die an den Stäben hängenden Langfasern zu lösen, sollte dann zumindest jeweils eine Druckfluid-Düse innerhalb des zylindrischen Siebelementes in Bewegungsrichtung nach einer Düse angeordnet sein, welche ein Fluid, vorzugsweise Wasser, Dampf oder Druckluft auf das Siebelement richtet. Die von den Stäben gelösten Langfasern können so außerhalb des zylindrischen Siebelementes gegenüber und/oder unterhalb der entsprechenden Fluid-Düse von wenigstens einer Auffangwanne für die Langfaserfraktion aufgefangen werden.

Unabhängig von der Ausbildung des Siebelementes ist es erfindungswesentlich, dass der überwiegende Teil der, vorzugsweise alle Sieböffnungen als längliche Schlitze ausgebildet sind, welche zumindest abschnittsweise zur Bewegungsrichtung des Siebelementes geneigt, insbesondere senkrecht zu dieser verlaufen.

Dies ist insbesondere deshalb von Vorteil, weil sich die Fasern durch die Beschleunigung in der Suspensions-Düse vorzugsweise in Strömungsrichtung ausrichten und so bei quer verlaufenden Stegen die Wahrscheinlichkeit hoch ist, dass sie an diesen hängen bleiben. Zur Vereinfachung der Fertigung sowie im Interesse einer gleichmäßigen Fraktionierung sollte der überwiegende Teil der, vorzugsweise alle Schlitze des Siebelementes gleich ausgebildet sein.

In diesem Zusammenhang ist es des Weiteren von Vorteil, wenn der überwiegende Teil der, vorzugsweise alle Schlitze des Siebelementes gleich ausgerichtet sind.

In Abhängigkeit von dem gewünschten Fraktionierergebnis sollte die Breite der Schlitze des Siebelementes zwischen 0,3 und 3 mm, vorzugsweise zwischen 0,5 und 1 ,5 mm liegen.

Unabhängig von der Gestaltungsform des Siebelementes ist es ebenso erfindungswesentlich, dass das Siebelement eine Wabenstruktur aufweist. Die Wabenstruktur bietet eine hohe Stabilität bei einer großen offenen Fläche im Vergleich zu parallelen Stäben.

Unabhängig von der Form der Sieböffnungen kann es vorteilhaft sein, wenn das Siebelement als endlos umlaufendes, flexibles Siebband ausgebildet ist, welches wegen der Biegebeanspruchung vorzugsweise aus Kunststoff besteht. Dabei kann das Siebband frei oder in einem Gehäuse geführt sein. Die Führung in einem Gehäuse ist zwar aufwendiger, jedoch auch sauberer.

Alternativ kann es von Vorteil sein, wenn das Siebband von quer zur Bewegungsrichtung und voneinander beabstandeten Stäben gebildet wird, die vorzugsweise an den Enden und/oder in bestimmten Abständen quer zur Bewegungsrichtung des Siebbandes miteinander verbunden sind und aus Metall bestehen. Auf diese Weise bilden sich zwischen den Stäben beinahe über die gesamte Länge der Stäbe verlaufende Schlitze. Die Verbindung zwischen den Stäben kann über flexible Kunststoffverbindungen erfolgen.

Um die Belastung des Siebbandes zu begrenzen, sollte dieses über rotierende Leitwalzen umgelenkt werden. Zur Fraktionierung sollten die Faserstoffsuspensions-Düsen nur auf einer Seite des Siebbandes angeordnet sein und jeweils einen Faserstoffsuspensionsstrahl vorzugsweise in den Einlaufzwickel zwischen dem Siebband und einer Leitwalze richten. Während die Kurzfasern weitestgehend durch die Sieböffnungen gelangen, bleiben die Langfasern an den Stegen des Siebbandes hängen.

Bei der Umschlingung der Leitwalze kommt es außerdem zu einem Aufspreizen der Sieböffnungen an der während der Umschlingung außen liegenden Seite des Siebbandes. Die Vergrößerung der Sieböffnungen auf dieser Seite verbessert den Durchsatz der Kurzfasern.

Nach dieser Leitwalze sollte das Siebband dann vorzugsweise durch die Umschlingung einer folgenden Leitwalze in der entgegengesetzten Richtung gekrümmt werden. Auf diese Weise spreizen sich die Sieböffnungen auf der Seite des Siebbandes, auf der die Langfasern hängen geblieben sind, was ihre Entfernung erleichtert.

Dabei können auch Druckfluid-Düsen zum Einsatz kommen, welche auf der den Faserstoffsuspensions-Düsen gegenüberliegenden Seite des Siebbandes und nach diesen angeordnet sind und das Fluid auf das Siebband richten. Das Fluid strömt durch die Sieböffnungen und reißt auf der gegenüberliegenden Seite die Langfasern vom Siebband weg.

Idealerweise liegt das Band nicht direkt mit den Stegen auf den Leitwalzen auf, sondern hat hierfür abgehobene Laufflächen, welche vorzugsweise von den Kunststoffverbindungen gebildet werden können.

Dementsprechend sollte auf jeder Seite des Siebbandes jeweils zumindest eine Auffangwanne für den Faserstoff angeordnet sein. Während auf der Seite des Siebbandes mit den Faserstoffsuspensions-Düsen die Langfasern angereichert werden, sind es auf der gegenüberliegende Seite die Kurzfasern. Eine Durchsatzerhöhung ist beispielsweise leicht möglich, wenn mehrere Faserstoffsuspensions-Düsen in Bewegungsrichtung des Siebbandes hintereinander und/oder quer zur Bewegungsrichtung nebeneinander angeordnet werden.

Mit Vorzug sollte die Gesamtfläche der Sieböffnungen unabhängig von der Form der Sieböffnungen und der Gestaltung des Siebelementes über 50 % der Gesamtfläche des Siebelementes liegen.

Wegen der großen offenen Fläche des Siebelementes verbunden mit einer großen Anzahl von Sieböffnungen mit einer für die Fraktionierung erforderlichen geringen Ausdehnung ergibt sich eine geringe Stegbreite zwischen den Sieböffnungen.

Die geringe Stegbreite ermöglicht eine effiziente Fraktionierung, wobei die durchschnittliche Stegbreite zwischen den Sieböffnungen kleiner als 2 mm, vorzugsweise kleiner als 1 mm ist und insbesondere zwischen 0,3 und 08, mm liegt.

Um dem Siebelement trotz der geringen Stegbreite ausreichend Stabilität zu geben, ist es von Vorteil, wenn die Dicke des Siebelementes über dem 2-fachen, vorzugsweise dem 3-fachen der durchschnittlichen Stegbreite zwischen den Sieböffnungen liegt.

Im Interesse eines hohen Durchsatzes der zu fraktionierenden Faserstoffsuspension sollten mehrere Düsen jeweils wenigstens einen Strahl Faserstoffsuspension auf das Siebelement richten.

Da Gefäßzellen sowie kurze und/oder steife Fasern die Sieböffnungen leichter passieren, kann in der sogenannten Kurzfaserfraktion nicht nur eine Anreicherung von kurzen Fasern, sondern auch von steifen Fasern, d. h. insbesondere von Fasern mit einem hohen Ligningehalt erfolgen.

Die langen, aber insbesondere die flexiblen Fasern lagern sich vorwiegend an den Stegen zwischen den Sieböffnungen an und bilden die sogenannte Langfaserfraktion. Da Fasern mit einem geringen Ligningehalt flexibel sind, können diese in der Langfaserfraktion angereichert werden.

Demzufolge kann mit dem Fraktionator nicht nur eine Fraktionierung nach der Faserlänge sondern auch nach dem Ligningehalt erfolgen.

Nachfolgend soll die Erfindung an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In der beigefügten Zeichnung zeigen:

Figur 1 : eine schematische Darstellung eines Fraktionators;

Figur 2: einen Querschnitt durch diesen;

Figur 3: einen Ausschnitt eines Siebelementes 1 mit Wabenstruktur;

Figur 4: ein Siebband mit Stäben 2;

Figur 5: eine Draufsicht auf einen Fraktionator mit Siebband; Figur 6: ein Siebelement 1 mit Abstandhaltern 13;

Figur 7: eine andere Form einer Sieböffnung 3

Figur 8: einen horizontalen Schnitt längs I von Fig. 9 eines Fraktionators;

Figur 9: einen vertikalen Schnitt längs Il der Vorrichtung von Fig. 8;

Figur 10: einen anderen vertikalen Schnitt längs III der Vorrichtung von Fig. 8; Figur 11 : einen horizontalen Schnitt einer anderen Fraktionators und

Figur 12: einen vergrößerten Teilquerschnitt durch ein Siebelement 1.

Der Fraktionator gemäß Figur 1 wird von einem rotierenden, zylindrischen Siebelement 1 gebildet. Dabei besteht der senkrecht angeordnete Zylindermantel aus axial verlaufenden und voneinander beabstandeten, starren Stäben 2 aus Metall, die an der oberen Zylinder-Seitenscheibe 10 über Fixierelemente 9 befestigt sind.

Die Stäbe 2 verlaufen über die gesamte Länge des Zylinders und bilden zwischen sich jeweils Sieböffnungen 3 in Form eines sehr langen Spaltes bzw. Schlitzes. Die Schlitze haben eine Weite zwischen 0,3 und 3, vorzugsweise zwischen 0,5 und 1 ,5 mm und erstrecken sich somit senkrecht zur Rotationsrichtung 8 des Siebelementes 1.

Wie in Figur 2 zu sehen, haben die Stäbe 2 einen rechteckigen Querschnitt mit zwei langen Seitenflächen, die hinsichtlich des Zylinders radial verlaufen.

Innerhalb des zylinderförmigen Siebelementes 1 befinden sich hier beispielhaft drei über den Umfang verteilt angeordnete Düsen 4, welche jeweils einen Strahl der Faserstoffsuspension gegen das Siebelement 1 richten. Die Düsen 4 können den Strahl senkrecht oder geneigt auf die Schlitze 3 richten.

Dabei gelangen die kurzen Fasern 20 problemlos durch die Schlitze 3, während die langen Fasern 19 an den Stäben 2 abprallen oder hängen bleiben. Da das Siebelement 1 rotiert, werden die hängen gebliebenen, langen Fasern 19 aus dem Bereich der Düse 4 bewegt, was einem Verstopfen der Schlitze 3 vorbeugt.

Auf der den Düsen 4 gegenüberliegenden Seite des Siebelementes 1 befindet sich jeweils eine Auffangwanne 7 zum Aufnehmen und Abtransportieren der Kurzfasern 20 sowie des durch die Schlitze 3 gelangten Teil des Wassers der Faserstoffsuspension .

Um die Langfasern 19 von den Stäben 2 abzulösen, richten jeweils außerhalb des zylindrischen Siebelementes 1 in Bewegungsrichtung 8 nach einer Düse 4 angeordnete Luft-Düsen 5 Druckluft auf das Siebelement 1. Die hierdurch abgelösten Langfasern 19 werden gemeinsam mit den beim Aufsprühen bereits abgeprallten Langfasern 19 und dem Rest des Wassers der Faserstoffsuspension von einer unter dem zylindrischen Siebelement 1 angeordneten Auffangwanne 6 aufgenommen.

Alternativ zu den Stäben 2 kann das Siebelement 1 auch eine Wabenstruktur, wie in Figur 3 dargestellt, aufweisen, was ebenso geringe Stegbreiten ermöglicht. Sofern das Siebelement 1 keiner Verbiegung ausgesetzt ist, so kann die Wabenstruktur aus Metall bestehen, im anderen Fall aus Kunststoff.

Entsprechend der Darstellung in Figur 6 können die Schlitze 3 auch von hier radial verlaufenden Ringen unterbrochen werden, die zur Stabilisierung der Konstruktion sowie der Fixierung der Schlitzweite als Abstandhalter 13 fungieren.

In Abhängigkeit vom Einsatzort und den Anforderungen können die Schlitze 3 auch geneigt oder abschnittsweise geneigt verlaufen, so dass sich beispielsweise wie in Figur 7 zu sehen, ein zickzackförmiger Schlitz 3 ergibt.

Bei der in Figur 4 und 5 gezeigten Ausführung wird das Siebelement 1 von einem endlos umlaufenden flexiblen Siebband gebildet.

Dieses Siebband kann eine Wabenstruktur haben oder aber, wie in Figur 4 zu sehen, starre Stäbe 2 aus Metall besitzen. Dabei verlaufen die voneinander beabstandeten Stäbe 2 quer zur Bewegungsrichtung 8 des Siebbandes. Die Verbindung zwischen den Stäben 2 erfolgt über eine flexible Kunststoffverbindung 11 an den Enden der Stäbe 2 und in der Mitte.

Die Kunststoffverbindungen 11 können als abgehobene Laufflächen bei der Umlenkung an den Leitwalzen 12 genutzt werden und/oder in bestimmten Abständen quer zur Bewegungsrichtung 8 des Siebbandes angeordnet sein.

Auf seinem Weg wird das Siebband mehrfach über rotierende Leitwalzen 12 umgelenkt. Zumindest vor einer Leitwalze 12 richtet eine Düse 4 einen Strahl mit zu fraktionierender Faserstoffsuspension in den Einlaufzwickel zwischen Siebband und Leitwalze 12.

Die Kurzfasern 20 der Faserstoffsuspension gelangen durch die Sieböffnungen 3 und werden auf dieser Seite von einer Auffangwanne 7 aufgenommen. Danach umschlingt das Siebband eine Leitwalze 12 auf der gegenüberliegenden Seite, was zur Ablösung der auf dieser Seite hängen gebliebenen Langfasern 19 der Faserstoffsuspension führen soll.

Dementsprechend befindet sich auf der Seite des Siebbandes mit den Düsen 4 auch die Auffangwanne 6 für die Langfasern 19. Um die Ablösung der Langfasern 19 noch zu unterstützen, kann von Fluid-Düsen 5 ein Druckfluid, beispielsweise Wasser oder Druckluft auf die den Faserstoffsuspensions-Düsen 4 gegenüberliegende Seite des Siebbandes gerichtet werden.

In allen Fällen entspricht die von den Sieböffnungen 3 gebildete, offene Fläche des Siebelementes 1 mehr als 50 % der wirksamen Oberfläche des Siebelementes 1. In Verbindung mit einer Vielzahl von für das Zurückhalten der Langfasern 19 erforderlichen, relativ kleinen Sieböffnungen 3 ergeben sich dabei auch sehr schmale Stegbreiten von durchschnittlich oder zumindest überwiegend höchstens 2 mm. Im Ergebnis ermöglicht dies eine sehr effiziente Fraktionierung.

Zur Gewährleistung einer ausreichenden Stabilität ist das Siebelement 1 entsprechend dick ausgeführt.

Der in den Figuren 8 bis 10 gezeigte Fraktionator zum Trennen von in einer Flüssigkeit wie etwa Wasser enthaltenen Zellulosefasern nach ihrer Größe, besitzt ein Siebelement 1 in Form einer zylindrischen Trommel, deren Wand durch mehrere einzelne, vertikale Stege in Form von Stäben 2 gebildet ist.

Dabei sind die oberen Enden der Stäbe 2 am Umfang einer oberen horizontalen kreisförmigen Zylinder-Seitenscheibe 10 und die unteren Enden an einem unteren horizontalen kreisförmigen Ring 22, der von der Seitenscheibe 10 beabstandet ist, befestigt.

Die kreisförmige Seitenscheibe 10 ist am unteren Ende einer vertikalen Welle 16 befestigt, die mit einem schematisch gezeigten Drehantriebsmotor 17 verbunden ist. Die vertikalen Stege sind gleichartig und am Umfang der zylindrischen Trommel regelmäßig verteilt, um zwischen sich Sieböffnungen in Form regelmäßig verteilter vertikaler Schlitze 3 zu bilden. Hierbei besitzen die vertikalen Stege rechtwinklige Querschnitte und sind strahlenförmig angeordnet, wobei sich ihre langen Seiten zwischen der Innenseite und der Außenseite der Trommel erstrecken.

Beispielsweise kann der Durchmesser der zylindrischen Trommel im Bereich von 500 bis 800 mm liegen, kann der rechtwinklige Querschnitt der Stege derart sein, dass ihre Breite im Bereich von 0,4 bis 0,6 mm liegt und ihre Länge im Bereich von 4 bis 6 mm liegt.

Des Weiteren liegt die Länge der Stege zwischen der Seitenscheibe 10 und dem Ring 22 im Bereich von 150 bis 600 mm und die Breite der vertikalen Schlitze zwischen den Stegen im Bereich von 1 ,4 bis 1 ,6 mm.

Die Fixierung der Stäbe 3 kann über Aussparungen 23,24 in der Seitenscheibe 10 sowie im Ring 22 erfolgen. Dabei sind die Aussparungen 23 in der Seitenscheibe 10 vorzugsweise nach unten und radial nach innen oder außen und die Aussparungen 24 im Ring 22 nach oben und radial nach innen oder außen offen.

Die Befestigung der Stege in den Positionierungsaussparungen 23 und 24 kann durch jedes bekannte Mittel, beispielsweise durch Kleben, durch Klemmen mit Kraft oder mit Hilfe herkömmlicher Halteorgane sichergestellt werden.

Der Abstand zwischen den Stegen kann auch über Distanzbleche festgelegt werden.

An einer Zufuhrstation enthält die Trennvorrichtung Düsen 4, um die Faserstoffsuspension gegen die innere Fläche der zylindrischen Trommel tangential zu dieser Fläche und in Dreh- oder Umfangsrichtung 8 der zylindrischen Trommel zu führen.

Diese Düsen 4 enthalten einen vertikalen Behälter, der in der Trommel angeordnet ist und durch eine Leitung mit einer Quelle für die zu behandelnde Faserstoffsuspension verbunden ist. Die Düsen 4 weisen hierbei in Bewegungsrichtung 8 der Trommel und besitzen eine Düsenöffnung in Form eines vertikalen Schlitzes, wobei sich dieser vertikale Düsenschlitz in der Nähe der Innenfläche der zylindrischen Trommel befindet.

Somit verlässt die zu behandelnde Faserstoffsuspension den Düsenschlitz tangential zur Innenfläche der zylindrischen Trommel und in der Drehrichtung 8 der Trommel. Dabei bildet die Faserstoffsuspension auf der Innenfläche der zylindrischen Trommel eine dünne Suspensionsschicht 18. Eine solche Anordnung ist dazu ausgelegt, am Ausgang des vertikalen Düsenschlitzes eine dünne Suspensionsschicht 18 zu bilden, in der die Fasern, insbesondere die langen Fasern 19 zum größten Teil in Dreh- oder Umfangsrichtung 8 der zylindrischen Trommel 8 orientiert sind.

Beispielsweise erstreckt sich der vertikale Düsenschlitz über den größten Teil der Höhe der vertikalen Stege bzw. Stäbe 2, wobei seine Breite im Bereich von 1 ,3 bis 1 ,7 mm liegen kann.

An einer ersten Trennstation weist die Trennvorrichtung eine große Ablenkwand 14 auf, die vertikal und in einem Abstand von der Außenfläche der zylindrischen Trommel angeordnet ist. Diese Ablenkwand 14 beginnt ungefähr im Bereich der Öffnung der Düse 4 und erstreckt sich weiter in Bewegungsrichtung 8 der Trommel. Unter der Ablenkwand 18 ist eine Auffangwanne 7 für die kurzen Fasern 20 angeordnet.

An einer zweiten Trennstation, die der ersten Trennstation in Bewegungsrichtung 8 folgt, weist die Trennvorrichtung eine außerhalb der Trommel angeordnete Fluid- Düse 5 auf.

Auch diese Fluid-Düse 5 hat eine Düsenöffnung in Form eines vertikalen Schlitzes, welcher allerdings radial in Richtung der Trommel ausgerichtet ist. Der vertikale Schlitz erstreckt sich über den größten Teil der Höhe der Trommel und richtet ein unter Druck stehendes Fluid, beispielsweise Druckluft auf die Trommel.

An dieser zweiten Trennstation weist die Trennvorrichtung eine große Ablenkwand 15 auf, die vertikal und in einem Abstand von der Innenfläche der zylindrischen Trommel gegenüber der Fluid-Düse 5 angeordnet ist. Unter der Ablenkwand 15 ist eine Auffangwanne 6 für die Langfasern 19 installiert. Die hier beschriebene Trennvorrichtung kann auf die folgende Weise arbeiten.

Die Geschwindigkeit der zylindrischen Trommel und der zugeführten Faserstoffsuspension sind am Ausgang der Faserstoffsuspension-Düse 4 gleich. Beispielsweise kann die Umfangsgeschwindigkeit der zylindrischen Trommel im Bereich von 5 bis 20 Metern pro Sekunde liegen.

An der ersten Trennstation wird die zu behandelnde Faserstoffsuspension, die sich auf der Innenfläche der Trommel ablagert, unter der Wirkung der Zentrifugalkraft wenigstens teilweise durch die vertikalen Schlitze der Trommel getrieben und nimmt die kurzen Fasern 20 sowie mineralische Partikel oder Gehalte 21 , die sie enthält, mit, während die langen Fasern 19 mittels der vertikalen Stege innerhalb der Trommel zurückgehalten werden, wie dies in Fig. 12 gezeigt ist.

Dieses Zurückhalten der langen Fasern 19 mittels der vertikalen Stege wird durch die Tatsache, dass sie wenigstens zum großen Teil in Dreh- oder Umfangsrichtung 8 der Trommel orientiert sind, wenn sich am Austritt der Düse 4 die dünne Suspensionsschicht 18 bildet, erheblich erleichtert.

Die Flüssigkeitsspritzer außerhalb der Trommel, die die kurzen Fasern 20 und die Partikel 21 enthalten, werden durch die Ablenkwand 14 aufgehalten und fallen in die Auffangwanne 7.

An der zweiten Trennstation werden unter der Wirkung der Blasströmung, die von der Fluid-Düse 5 ausgeht und die vertikalen Schlitze 3 der Trommel durchströmt, die langen Fasern 19 in Richtung Innenraum der Trommel abgelöst und dabei durch die Ablenkwand 15 aufgehalten, wobei sie in die Auffangwanne 6 fallen.

Aus der eben gegebenen Beschreibung ergibt sich, dass die Trennvorrichtung kraft eines ununterbrochenen Flusses einer zu behandelnden Faserstoffsuspension, die aus der Düse 4 austritt, der ununterbrochenen Drehung der zylindrischen Trommel und der ununterbrochenen Blasströmung am Austritt der Fluid-Düse 5 kontinuierlich arbeiten kann.

Wegen der verhältnismäßig schnellen Wirkungen der Zentrifugalkraft und des Blasens brauchen sich die oben beschriebenen Ausrüstungen, die der zylindrischen Trommel an der Zufuhrstation und an der ersten und an der zweiten Trennstation zugeordnet sind, um eine Trennvorrichtung zu bilden, nur über einen Teil des Umfangs der zylindrischen Trommel erstrecken. Es ist dann möglich, mehrere Trennvorrichtungen vorzusehen, die der zylindrischen Trommel zugeordnet und am Umfang verteilt sind.

In einer in Fig. 11 gezeigten Ausführungsvariante enthält eine Trennvorrichtung eine zylindrische Trommel, der die folgenden Ausrüstungen zugeordnet sind, die die Ausrüstungen des vorhergehenden Beispiels ersetzen.

An einer Zufuhrstation enthält die Trennvorrichtung eine außerhalb der Trommel angeordnete Düse 4 zur Zuführung einer Faserstoffsuspension mit einer Düsenöffnung in Form eines vertikalen Schlitzes. Über diese Düse 4 wird die zu behandelnde Faserstoffsuspension analog auf die Außenfläche der Trommel in der Drehrichtung 8 der Trommel aufgetragen, wobei sich auf der Außenfläche eine Suspensionsschicht 18 bildet.

An einer ersten Trennstation weist die Trennvorrichtung innerhalb der Trommel etwa gegenüber der Düse 4 in Drehrichtung 8 beginnend eine Auffangwanne 7 in Form einer mit einer Unterdruckquelle verbundenen Saugglocke auf, die sich vertikal über die Trommel erstreckt.

Diese Saugglocke soll das Ansaugen wenigstens eines Teils der dünnen Suspensionsschicht 18, die die kurzen Fasern 20 und die Partikel 21 mit sich führt, durch die vertikalen Schlitze 3 der Trommel ermöglichen, während die langen Fasern 19 durch die vertikalen Stege an der äußeren Fläche der Trommel zurückgehalten werden.

An einer zweiten Trennstation, die sich in Drehrichtung 8 der Trommel hinter der Saugglocke befindet, werden die langen Fasern 19 freigegeben und unter der Wirkung der Zentrifugalkraft nach außen geschleudert. Die Trennvorrichtung enthält hier eine vertikale Ablenkwand 15, die außerhalb der Trommel angeordnet ist und diese Spritzer aufhalten soll. Wie im vorhergehenden Beispiel können die langen Fasern 19 in eine Auffangwanne 6 fallen. An der zweiten Trennstation kann die Trennvorrichtung innerhalb der Trommel auch noch eine Fluid-Düse 5 mit einer Düsenöffnung in Form eines vertikalen Schlitzes besitzen, der ein Druckfluid radial auf die Trommel richtet.

Diese Fluid-Düse 5 kann beispielsweise eine Wasserströmung erzeugen, die durch die vertikalen Schlitze der Trommel strömt, um die Ablösung der Fasern zu erleichtern und um eine Reinigung der Trommel sicherzustellen.

In einer anderen Ausführungsvariante könnte die Trommel auch von einem perforierten, zylindrischen Siebelement 1 gebildet werden, wobei die Perforation von Schlitzen, Bohrungen o.a. gebildet wird.

Des Weiteren kann es von Vorteil sein, den Antrieb 17 unter der Trommel anzuordnen. In diesem Fall müssten die Fasern aus dem Bereich des Antriebs 17 weggeführt werden.