Kontinuierlich arbeitender stehender Zellstoff kocher
Die Erfindung betrifft einen kontinuierlich arbeitenden stehenden Zellstoffkocher mit einer Einrichtung zum Zuführen des Gemisches aus Aufschlussflüssigkeit und Rohstoff von unten her.
Bei einem bekannten Zellstoffkocher dieser Art ist eine Förderschnecke vorgesehen, die sich längs durch den Kocher erstreckt und den Transport des Gemisches senkrecht durch den Kocher hindurch er folgen lässt. Sie bestimmt die Zeitdauer, während der sich das Gemisch im Kocher befindet. Bei der Anordnung einer Förderschnecke besteht die Gefahr, dass lediglich das sich unmittelbar an der Schnecke befindliche Gemisch transportiert wird, während das ausserhalb der Schnecke befindliche Gemisch sich wesentlich langsamer oder überhaupt nicht durch den Kocher hindurchbewegt. Es ist infolgedessen keine gleichmässige Behandlung des Gemisches gewährleistet, wobei obendrein die Gefahr besteht, dass sich das nicht unmittelbar von der Förderschnecke beaufschlagte Gemisch an den Wandungen des Kochers festsetzt und dessen gewünschte Arbeitsweise iiberhaupt in Frage stellt.
Im allgemeinen ist es auch erwünscht, dass der am oberen Ende des Kochers austretende Anteil an Aufschlussflüssigkeit des Gemisches möglichst gering ist, vielmehr die überschüssige Aufschlussflüssigkeit vorab erneut dem in den Kocher nachgeförderten Rohstoff beigemischt werden kann.
Hierzu sind bei der bekannten Vorrichtung am unteren Ende Auslaufrohre angeordnet, welche die durch ein im unteren Ende des Kochers angeordnetes Sieb durchtretende, vom Rohstoff freie Aufschlussflüssigkeit abführen. Massnahmen, durch welche während des Transportes des Gemisches durch den Kocher der Flüssigkeitsgehalt des Gemisches zusätzlich verringert wird, sind nicht vorgesehen.
Bei einem anderen kontinuierlich arbeitenden stehenden Zellstoffkocher erfolgt die Zufuhr des Gemisches von unten durch eine Pumpe, wobei der Transport durch den Kocher hindurch durch den Druck des nachfolgenden Gutes gewährleistet ist. Das Gemisch gelangt zunächs't in eine Siebkammer, aus welcher der Überschuss an Flüssigkeit austritt. Zu dieser Beseitigung des Überschusses an Flüssigkeit gilt das zuvor ausgeführte.
Da der Transport ausschliesslich mittels der Pumpe bzw. unter dem Druck des nachgeschobenen Gemisches erfolgt, muss mit einem Festsetzen des Gemisches an den Wandungen des Kochers und infolgedessen mit Verstopfungen gerechnet werden, wodurch die kontinuierliche Förderung gefährdet ist, abgesehen davon, dass sich der be kannte Kocher in seinem Querschnitt zum oberen Ende hin erweitert und dadurch in besonderer Weise ein Festsetzen des Gemisches an den Wandungen fördert.
Diese Nachteile fehlen zwar einem Zellstoffkocher, bei welchem die Zufuhr des Gemisches am oberen Ende und die Entnahme am unteren Ende erfolgt. Eine Beseitigung der überschüssigen Flüssigkeit ist dadurch gewährleistet, dass das Gemisch aus dem unteren Ende eines Imprägniergefässes in ein daneben befindliches, aufwärts gerichtetites Kochabteil übergeführt wird. Es besteht dabei aber die Gefahr, dass das von Flüssigkeit teilweise befreite Gemisch sich in dem Kochabteil festsetzt, so dass auch die Entnahme aus dem senkrecht stehenden Imprägniergefäss gegebenenfalls nicht mehr möglich ist.
Ausserdem erfolgt die Entnahme bei der bekannten Vorrichtung nicht kontinuierlich, sondern absatzweise dadurch, dass in das untere Ende des stehenden Behälters ein Kolben quer eingeschoben wird, der jeweils den entsprechenden Teil des Gemisches in das Kochabteil innen ausschiebt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen kontinuierlich arbeitenden stehenden Zellstoffkocher zu schaffen, welchem das Gemisch aus Aufschluss flüssigkeit und Rohstoff, insbesondere Holzschnitzeln. von unten zugeführt wird, bei dem gewährleistet ist, dass laufend am oberen Ende eine solche Gemischmenge abgezogen wird, wie sie kontinuierlich in das untere Ende unter Abzug der überschüssigen Flüssigkeitsmenge zugeführt wird. Ferner soll gewährleistet sein, dass das Gemisch über den ganzen Querschnitt des Kochers gleichmässig transportiert wird, womit gleichzeitig auch eine Verringerung des Flüssigkeitsgehaltes verbunden sein soll. Zu letzterem soll eine Verdichtung des Gemisches dienen, ohne dass damit die Gefahr verbunden ist, dass sich das Gemisch an den Wandungen des Kochers festsetzt und dadurch Teile desselben gegebenenfalls länger als vorgesehen im Kocher verbleiben.
Der Zellstoffkocher gemäss der Erfindung ist gekennzeichnet durch eine Einspeisevorrichtung und einen in vertikaler Richtung beweglichen Kolben, welcher mit Durchbrüchen für den Durchgang der flüssigen Anteile des Gemisches versehen ist und mit der Einspeisevorrichtung in Verbindung steht, wobei die Einspeiseöffnung für das Gemisch im untersten Viertel des Kochers liegt. Dadurch soll erreicht werden, dass die Einspeisevorrichtung beispielsweise eine Pumpe, nicht mehr denjenigen Druck aufzubringen hat, welcher für den Vortransport des Gemisches durch den Kocher hindurch erforderlich ist.
Das laufende Durchschieben erfolgt vielmehr durch den in vertikaler Richtung bewegbaren Kolben, der vor sich das Gemisch in Richtung auf das Entnahmeende vorschiebt, so dass dort eine der vorgeschobenen Menge entsprechende Menge entnommen werden kann. Dabei erfährt das Gemisch eine Verdichtung, die mit einer Verringerung des Flüssigkeitsgehaltes verbunden ist, da die Flüssigkeit durch die im Kolben vorgesehenen Durchbrüche in den Raum unterhalb desselben treten kann und abfliesst. Bei dem Kolben kann es sich beispielsweise um eine Lochscheibe handeln.
Diese Massnahmen ermöglichen eine geregelte Bewegung der Holzschnitzel innerhalb des Kochers durch die Flüssigkeit, wobei ein Aneinanderhaften der Schnitzel, die Bildung von Inhomogenitäten und ein Festsetzen im Kocher vermieden werden können. Um die Homogenität des durch den Kocher geförderten Gemisches noch weiter zu verbessern, kann die Kolbenfläche die Form einer Wendel mit einer Windung aufweisen, wodurch dem Gemisch bei der Hin- und Herbewegung des Kolbens ein Drehimpuls mitgeteilt wird, der insbesondere geeignet ist, ein Festhaften an den Wandunoen des Kochers zu verhindern. Die Wendelstufe kann durch eine Platte geschlossen sein, welche die beschriebene Wirkung noch fördert.
Die Einspeisung des Gemisches kann auch durch eine etwa mittig im Kolben angeordnete Öffnung erfolgen, wodurch eine gleichmässige Verteilung des frisch zugeführten Gemisches oberhalb des Kolbens gewährleistet ist. Im einzelnen kann sich unterhalb der Öffnung im Kolben ein Rohr befinden, das mit Abstand die Kolbenstange umgibt und an eine Zu fuhrpumpe angeschlossen ist. Durch diesen Aufbau erfahren Kolben und Zufuhrvorrichtung in vorteilhaf ter Weise eine bauliche Vereinigung Das Einbringen des Gemisches in den Kocher durch die Einspeise öffnung in oder unmittelbar oberhalb des Kolbens kann durch eine Förderschnecke erfolgen, die erfin dungsgemäss innerhalb des Rohres von der Kolben stange getragen ist.
Weiterhin kann der Einspeiseöffnung ein Ventil vorgeschaltet sein, das bei der Aufwärtsbewegung des
Kolbens die Einspeisung des Rohstoffgemisches un terbricht. Dies hat zur Folge d".ss der Raum unterhalb des Kolbens bei seiner Aufwärtsverschiebung frei ist und die durch die Durchbriiche im Kolben nach unten durchtretende Fltissigkeit aufnehmen sowie abführen kann. Durch die Hin- und Herbewegung des Kolbens können gleichze. tiS die Rohstoffteilchen, die sich in den Durchbrüchen des Kolbens festgesetzt haben, herausgespült werden.
Weiterhin kann der Kolben drehbar gelagert sein, so dass er angetrieben dem eingebrachten Gemisch eine Drehbewegung mitteilt, da durch die Durchmischung fördert und das Festhaften an den Wandungen des Kochers verhindert. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Kolbenober fläche als Wendel mit einer Windung ausgebildet ist.
Die Erfindung soll anhand der beiliegenden Zeich nungen in einigen Ausführungsbeispielen näher erläu tert werden. Es zeigt:
Fig. 1 eine teilweise im Schnitt dargestellte Sei tenansicht eines kontinuierlich arbeitenden stehenden
Zellstoffkochers,
Fig. 2 einen Teil des Kochers nach Fig. 1 mit darin in vertikaler Richtung bewegbarem Kolben im
Schnitt und in vergrössertem Massstab,
Fig. 3 eine Draufsicht auf den Gegenstand der
Fig. 2,
Fig. 4 in schaubildlicher Darstellung den Kolben nach den Fig. 2 und 3,
Fig. 5 eine andere Ausführungsform eines Zell stoffkochers in Seitenansicht, teilweise im Schnitt,
Fig. 6 und 7 Teilschnitte durch den Kocher nach
Fig. 5 in vergrössertem Massstab, den Kolben jeweils in verschiedenen Stellungen,
Fig. 8 das Zellenventil des in Fig. 5 dargestellten
Kochers in vergrösserter Darstellung im Schnitt und
Fig.
9 in schaubildlicher Darstellung den Kolben des in den Fig. 6 und 7 gezeigten Kochers.
Wie das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 zeigt, ist dem kontinuierlich arbeitenden stehenden Zell stoffkocher 22 eine Mischvorrichtung zur Mischung des Rohstoffes, beispielsweise von Holzschnitzeln, mit einer Aufschlussflüssigkeit, beispielsweise Natron lauge, vorgeschaltet. Der Mischbehälter lässt sich von oben her mit Schnitzeln oder anderen Faserstoffen füllen, während die Zufuhr der Aufschlussflüssigkeit durch die Speiseleitung 14 erfolgt. Aus dem Misch behälter 12 erfolgt die Entnahme des Gemisches mit tels der Pumpe 16 und die Weiterleitung in den unter
Druck stehenden Kocher 22 über das Sicherheits ventil 18. Der Kocher 22 ist über seine Länge schwach konisch ausgebildet und verjüngt sich zum oberen Ende hin. Vorteilhaft ist eine Konizität von etwa 31,4 mm im Durchmesser, bezogen auf 1000 mm Länge.
Im oberen Ende des Kochers 22 kann ein Filter 28 vorgesehen sein, während sich am unteren Ende der Auslauf 29 befindet. Die Erwärmung des Gemisches kann beispielsweise durch Dampf erfolgen, der in die Flüssigkeit eingebracht wird.
Die Fig. 2 bis 4 lassen im einzelnen erkennen, wie der weitere Transport des durch die Pumpe 16 über das Sicherheitsventil 1 8 eingebrachten Gemisches in den Kocher 22 und durch diesen hindurch bis zur Entnahmevorrichtung 26 hin erfolgt. Im unteren Kocherende ist der als Kolbenscheibe 32 ausgebildete Kolben gelagert, welcher mit Löchern 34 versehen ist. Die Kolbenoberfläche ist als Wendel mit einer Windung ausgebildet, wobei die Wendel stufe durch die Platte 36 verschlossen ist. Sie befindet sich zwischen der oberen Kante 38 und der unteren Kante 40 der Wendelfläche. Die Grösse der Löcher 34 ist derart, dass sie zwar den freien Durchtritt von Flüssigkeit gestatten, nicht jedoch den Durchtritt von Schnitzeln oder anderen Faserstoffen.
Die Kolbenscheibe 32 wird von der Kolbenstange 30 getragen, die sowohl eine Drehbewegung als auch eine Verschiebung in axialer Richtung ausführen kann. Die Förderung der aus dem Behälter 12 unter Druck : zugeführten Mischung durch die Öffnung 44 zwischen der oberen und unteren radialen Kante 38 bzw. 40 der Kolbenscheibe 32 erfolgt mittels der auf der Kolbenstange 30 befindlichen Förderschnecke 42 durch das Rohr 43, in welches die sich an das Sicherheitsventil 18 anschliessende Leitung 46 einmündet. Nach unten ist das Rohr 43 durch den Flansch 48 verschlossen und gegenüber der Kolbenstange 30 abgedichtet.
Das untere Ende der Kolbenstange 30 ragt in den Zylinder 50, der das untere Ende des Kochers 22 bildet. Der eingeschobene Teil der Kolbenstange 30 dient als Kolben, der mittels eines durch die Leitung 52 zuzuführenden Druckmed'iums axial verschiebbar ist. Hierdurch ist die Möglichkeit gegeben, die Kolbenstange 30 mit der Kolbenscheibe 32 vertikal aufund abwärts zu bewegen, wobei die Aufwärtsbewegung unter Druck von unten erfolgt, während die Abwärtsbewegung selbsttätig durch den Druck des Gemisches im Innern des Kochers 22 ausgelöst wird. Der Kocher 22 wirkt dabei wie ein Druckspeicher, der die Kolbenscheibe 32 mit grosser Geschwindigkeit abwärts bewegt, sobald der Zylinder 50 drucklos ist.
Ausser der Auf- und Abwärtsbewegung der Kolbenstange 30 zur Bewegung der auf der Kolbenfläche stehenden Gemischsäule ist die Kolbenstange drehbar in Richtung des in der Fig. 2 dargestellten Pfeiles. Hierzu sitzt auf der Kolbenstange 30 axial verschiebbar, jedoch gegenüber der Kolbenstange unverdrehbar, das Zahnrad 54, welches seinen Antrieb durch das Ritzel 56 erhält, das seinerseits mittels eines nicht dargestellten hydraulisch angetriebenen Motors 58 in Umdrehungen versetzt wird.
Im einzelnen arbeitet die in den Fig. 1 bis 4 dargestellte Vorrichtung folgendermassen: Der aus festen Teilchen und Aufschlussflüssigkeit bestehende Brei gelangt mit Hilfe der Pumpe 16 aus dem Mischbehälter 12 über das Sicherheitsventil 18, durch das Rohr 46 und das sich anschliessende Rohr 43 mittels der Schnecke 42 auf der Kolbenstange 30 durch die Öffnung 44 in den unteren Teil des Kochers 22 unmittelbar oberhalb der gelochten Kolbenscheibe 32.
Im Verlauf des Aufschlussvorganges wird der Kocher 22 allmählich vollständig mit Gemisch gefüllt.
Dabei erfährt letzteres eine allmähliche Verdickung dadurch, dass die Flüssigkeit durch die Lochscheibe 32 unter dem Kolben abfliesst. Am oberen Ende erfolgt die Entnahme des Breies mittels der Entnahmevorrichtung 26 kontinuierlich.
Während des Einspeisens des Gemisches in den Kocher 22 dreht sich die Kolbenscheibe 32 beispielsweise mit einer Geschwindigkeit von etwa 6 Umdr. min. in Richtung des Pfeiles gemäss Fig. 2. Gleichzeitig erfährt die Kolbenscheibe eine Auf- und Abwärtsverschiebung und macht beispielsweise 12 Hübe pro Minute. Die Grösse des Hubes zeigt die Fig. 2 mit der strichpunktierten Linie 30a. Durch die Hübe erfährt das durch die Öffnung 44 über die Kolbenfläche gelangende Gemisch eine axiale Bewegung.
Die drehende und hin- und hergehende Bewegung, mit welcher die Kolbenscheibe 32 auf das Gemisch wirkt, fördert das Gemisch mit einer bestimmten, gleichförmigen Geschwindigkeit nach oben, womit gleichzeitig eine Verdichtung verbunden ist. Die Konizität des Gefässes mit Erweiterung nach oben trägt dazu bei, dass nur ein verhältnismässig niedriger Druck auf die Schnitzel beim Transport ausgeübt wird, so dass Qualitätsverminderungen nicht zu befürchten sind. Während der aufgeschlossene Brei durch die Entnahmevorrichtung 26 am oberen Ende des Kochers 22 ausgetragen wird, wird laufend durch die Öffnung 44 neues Gemisch eingespeist.
Während die hin- und hergehende Bewegung der Kolbenscheibe 32 im wesentlichen den Transport durch den Kocher hin durch bewirkt, erfolgt durch die Drehbewegung eine gleichmässige Verteilung des eingeführten Gemisches über den gesamten Kocherquerschnitt. Wie bereits erwähnt, dient dem Antrieb der Kolbenstange 30 ein hydraulisch angetriebener Motor 58, der bei zu hohem -Widerstand bei der Drehung der Kolbenscheibe 32 selbsttätig anhält.
Die Hubbewegung der Kolbenscheibe 32 aufwärts mittels eines Druckmediums im Zylinder 50 erfolgt zweckmässigerweise verhältnismässig langsam derart, dass der Aufwärtshub etwa 90 /o der Zeit des Gesamthubes ausmacht. Der Abwärtshub erfolgt entsprechend wesentlich schneller unter dem Druck, welcher im Koch er 22 herrscht. Die schnelle Abwärtsbewegung der Kolbenscheibe 32 lässt die noch unter der Scheibe 32 befindliche Flüssigkeit mit hoher Geschwindigkeit durch die Durchbrechungen 34 hindurchströmen, so dass feste Teilchen, die sich in den Durchbrechungen festgesetzt haben, über die Kolbenscheibe 32 geschwemmt werden.
Die in der Fig. 5 dargestellte weitere Ausführungsform unterscheidet sich von dem zunächst beschriebenen vor allem dadurch, dass sich die Einspeiseöffnung nicht im Kolben, sondern in der Wandung des Kochers befindet, der in dieser Ausführungsform mit 74 bezeichnet ist. Die Einspeise öffnung ist mit 75 bezeichnet und befindet sich dicht oberhalb des Kolbens 82, wenn sich dieser in seiner unteren Stellung befindet. Im einzelnen ist der Behälter 62 vorgesehen, der die Aufschlussflüssigkeit aufnimmt. Der Rohstoff, nämlich Schnitzel oder andere Faserstoffe, befinden sich in dem Trichter 64.
Die Pumpe 66 fördert die Aufschlussflüssigkeit aus dem Behälter 62 durch die Leitung 67 zum Dosierventil 68, das mit dem unteren Ende des Trichters 64 durch die Leitung 65 verbunden ist.
Im einzelnen ist das Dosierventil in der Fig. 8 dargestellt. Der Ventilkörper 69 ist mit der Bohrung 70 versehen, welche in der dargestellten Stellung von oben nachrutschenden Rohstoff aufmmmt. Nach unten ist die Bohrung durch das Sieb 72 von der Austrittsleitung 71 getrennt. Wird der Ventilkörper 69 um 90 im Uhrzeigersinn gedreht, so strömt von der Pumpe 66 her kommende Aufschlussflüssigkeit durch das Sieb 72 hindurch und bringt die in der Bohrung 70 befindlichen Schnitzel oder Faserstoffe durch die Leitung 75 in den unter Druck stehenden Kocher 74.
An die Stelle eines Dosierventils gemäss Fig. 8 können selbstverständlich auch andere Speiseeinrichtungen treten. Beispielsweise kann eine Pumpe mit einem Schieberventil zusammenarbeiten, dessen Bewegung auf die Bewegung des Kolbens 82 abgestimmt ist. Auch der Kolben selbst kann bei seiner Verschiebung jeweils im Wechsel die Einspeise öffnung 75 öffnen und schliessen. Gegebenenfalls kommt auch eine kontinuierlich arbeitende Ein sp ei se ein richtung in Betracht, beispielsweise eine Schraubenpumpe. Der Kocher 74 ist ebenso wie der nach der Fig. 1 am oberen Ende mit einem Sieb 78 und einer oberhalb desselben angeordneten Entnahmevorrichtung 76 ausgestattet. Das Aufheizen kann auf die gleiche Art und Weise erfolgen, wie beim ersten Ausführungsbeispiel beschrieben. Am unteren Ende befindet sich die Abflussöffnung 79.
Aus den Fig. 6 und 8 sind weitere Einzelheiten ersichtlich. Der Kolben 82, der entsprechend Fig. 9 mit Durchbrüchen 84 versehen ist, wird von der Kolbenstange 80 getragen, die im unteren Ende des Kochers 74 gelagert ist. Der Durchmesser des Kolbens ist derart gewählt, dass praktisch an seinem Aussenrand vorbei kein Rohstoff unter den Kolben treten kann.
Der Kolben bewegt sich auf- und abwärts, wobei sich die Einspeiseöffnung 75 zwischen beiden Totpunkten des Kolbens befindet. Bei der Aufwärtsbewegung erfolgt wie bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel das Vorschieben und Verdichten des Gemisches. Bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens 82 befindet sich der Ventilkörper 69 des Dosierventils 68 in der in Fig. 8 gezeigten Stellung. Während sich also der Kolben aufwärts bewegt, wird die Bohrung 70 des Ventilkörpers 69 mit Schnitzeln oder dergleichen gefüllt. Etwa in der Bohrung 70 verbliebene Flüssigkeit strömt durch die Leitung 71 nach Passieren des Siebes 72 nach unten ab und kann gegebenenfalls im Mischbehälter 62 gesammelt werden.
Bewegt sich der Kolben 82 abwärts, so wird nach dem Passieren der Einspeiseöffnung 75 durch die Oberkante des Kolbens 82 der Ventilkörper 69, wie bereits erwähnt, gedreht, und das Einspeisen der Flüssigkeit zusammen mit der Rohstoffmenge in der Bohrung 70 kann erfolgen.
Für die Bewegung des Kolbens 82 bzw. der Kolbenstange 80 ragt diese in den Zylinder 90 am unteren Ende des Kochers 74. Das Ende der Kolbenstange bildet einen Kolben. Er wird durch Druckflüssigkeit betätigt, welche durch die Leitung 92 in den Zylinder 90 einströmen kann. Entgegen wirkt der Innendruck des Kochers 74, der die Rückführung des Kolbens in die untere Stellung verursacht. Durch die Grösse der Kolbenfläche 82 wird eine sehr schnelle Rückführung des Kolbens erzielt, wenn der Zylinder 90 drucklos wird. Bei der Auf- und Abwärtsbewegung der Kolbenstange 80 ändert sich laufend das von ihr verdrängte Flüssigkeitsvolumen, was eine Bewegung der Gesamtmenge im Kocher 74 verursacht.
Zum Unterdrucksetzen des Zylinders 90 und zum Entlasten desselben ist die Leitung 92 an das Ventil 94 angeschlossen, das eine wechselweise Verbindung mit der Druckmittelquelle und einem drucklosen Behälter durch Hin- und Herdrehen herstellen kann.
Dies kann mittels des Elektromagneten 96 erfolgen, dessen Schaltung mittels der Kontakte 97 und 98 erfolgt, die ihrerseits durch die Anschläge 86 an der Kolbenstange 80 geöffnet und geschlossen werden.
Ein Elektromagnet 100 erfährt eine entsprechende Betätigung mittels des Umschaltkontaktes 102, der ebenfalls mit einem weiteren Anschlag 86 an der Kolbenstange 80 zusammen wirkt. Der Elektromagnet 100 steuert die Bewegungen des Ventilkörpers 69 in Abhängigkeit von der Bewegung der Kolbenstange 80.
Auf der oberen Fläche des Kolbens 82 können noch zusätzlich radial gerichtete Rippen angeordnet sein, die gegebenenfalls mit einer Drehbewegung des Kolbens eine wirksame Verwirbelung des Gemisches im unteren Ende des Kochers 74 bewirken. Die Aufund Abwärtsbewegungen des Kolbens können beispielsweise im gleichen Rhythmus erfolgen, wie er im Zusammenhang mit den Fig. 1 und 2 geschildert ist.