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.
Continuously working upright pulp digester
The invention relates to a continuously operating upright pulp digester with a device for supplying the mixture of digestion liquid and raw material from below.
In a known pulp digester of this type, a screw conveyor is provided which extends longitudinally through the digester and allows the mixture to be transported vertically through the digester. It determines the length of time that the mixture is in the cooker. With the arrangement of a screw conveyor, there is the risk that only the mixture located directly on the screw is transported, while the mixture located outside the screw moves through the digester much more slowly or not at all. As a result, uniform treatment of the mixture is not guaranteed, and there is also the risk that the mixture, which is not directly acted upon by the screw conveyor, will stick to the walls of the digester and question its desired mode of operation in general.
In general, it is also desirable that the fraction of digestion liquid of the mixture exiting at the upper end of the digester is as low as possible, rather that the excess digestion liquid can be admixed again beforehand with the raw material fed into the digester.
For this purpose, in the known device, discharge pipes are arranged at the lower end, which discharge the digestion liquid free of raw material which passes through a sieve arranged in the lower end of the digester. Measures by which the liquid content of the mixture is additionally reduced during the transport of the mixture through the digester are not provided.
In another continuously working upright pulp digester, the mixture is supplied from below by a pump, whereby the transport through the digester is ensured by the pressure of the following material. The mixture first enters a sieve chamber, from which the excess liquid emerges. The above applies to this elimination of the excess of liquid.
Since the transport is carried out exclusively by means of the pump or under the pressure of the downstream mixture, the mixture must be expected to stick to the walls of the stove and consequently clogging, which endangers the continuous delivery, apart from the fact that the known Kocher expanded in its cross-section towards the upper end and thereby promotes a fixation of the mixture on the walls in a special way.
These disadvantages are lacking in a pulp digester in which the mixture is fed in at the upper end and removed at the lower end. Removal of the excess liquid is ensured by transferring the mixture from the lower end of an impregnation vessel into an upward-facing cooking compartment located next to it. However, there is a risk that the mixture, which has been partially freed of liquid, will settle in the cooking compartment, so that removal from the vertical impregnation vessel may no longer be possible.
In addition, in the known device, the withdrawal does not take place continuously, but intermittently, in that a piston is pushed transversely into the lower end of the standing container, which pushes the corresponding part of the mixture into the inside of the cooking compartment.
The invention is based on the object of creating a continuously working upright pulp digester, which the mixture of digestion liquid and raw material, in particular wood chips. is fed from below, in which it is ensured that such an amount of mixture is continuously withdrawn at the upper end as it is continuously fed into the lower end with deduction of the excess amount of liquid. Furthermore, it should be ensured that the mixture is transported evenly over the entire cross section of the digester, which at the same time should also be associated with a reduction in the liquid content. A compression of the mixture should serve for the latter, without the risk associated with this that the mixture will stick to the walls of the digester and that parts of the same may remain in the digester longer than intended.
The pulp digester according to the invention is characterized by a feed device and a vertically movable piston which is provided with openings for the passage of the liquid components of the mixture and which is connected to the feed device, the feed opening for the mixture in the lowest quarter of the digester lies. This is intended to ensure that the feed device, for example a pump, no longer has to apply the pressure that is required to advance the mixture through the digester.
Rather, the continuous pushing through takes place by the piston, which can be moved in the vertical direction and which pushes the mixture in front of it in the direction of the removal end, so that an amount corresponding to the advanced amount can be removed there. The mixture experiences a compression, which is associated with a reduction in the liquid content, since the liquid can pass through the openings provided in the piston into the space below the same and flows away. The piston can be a perforated disk, for example.
These measures enable a controlled movement of the wood chips within the digester through the liquid, whereby the chips sticking to one another, the formation of inhomogeneities and sticking in the digester can be avoided. In order to further improve the homogeneity of the mixture conveyed by the digester, the piston surface can have the shape of a helix with one turn, whereby the mixture is given an angular momentum during the reciprocating movement of the piston, which is particularly suitable for sticking to prevent the stove from getting too hot. The helical stage can be closed by a plate, which further promotes the described effect.
The mixture can also be fed in through an opening arranged approximately in the center of the piston, which ensures that the freshly fed mixture is distributed evenly above the piston. In detail, a tube can be located below the opening in the piston, which surrounds the piston rod at a distance and is connected to a drive pump. Due to this structure, piston and feed device experience a structural union in an advantageous manner.The introduction of the mixture into the cooker through the feed opening in or directly above the piston can be done by a screw conveyor, which is carried according to the invention within the tube by the piston rod.
Furthermore, the feed opening can be preceded by a valve which, when the upward movement of the
Piston interrupts the feed of the raw material mixture. The consequence of this is that the space below the piston is free when it is moved upward and that the liquid that passes down through the openings in the piston can be absorbed and drained away. The reciprocating movement of the piston simultaneously releases the raw material particles have become lodged in the perforations of the piston, should be flushed out.
Furthermore, the piston can be rotatably mounted so that it is driven and communicates a rotary movement to the mixture introduced, since it promotes the mixing and prevents it from sticking to the walls of the digester. It is particularly advantageous if the piston upper surface is designed as a helix with one turn.
The invention will be explained in more detail using the accompanying drawings in some embodiments. It shows:
Fig. 1 is a partially sectioned Be tenansicht of a continuously working standing
Pulp digester,
FIG. 2 shows a part of the cooker according to FIG. 1 with a piston movable therein in the vertical direction
Section and on a larger scale,
Fig. 3 is a plan view of the subject matter of
Fig. 2,
4 shows the piston according to FIGS. 2 and 3 in a diagrammatic representation,
Fig. 5 shows another embodiment of a pulp digester in side view, partially in section,
6 and 7 are partial sections through the digester
Fig. 5 on an enlarged scale, the piston in different positions,
FIG. 8 shows the cell valve of the one shown in FIG
Kochers in an enlarged view in section and
Fig.
9 shows the piston of the digester shown in FIGS. 6 and 7 in a diagrammatic representation.
As the embodiment of FIG. 1 shows, the continuously operating upright cellulose digester 22 is preceded by a mixing device for mixing the raw material, for example wood chips, with a digestion liquid, for example sodium hydroxide solution. The mixing container can be filled with chips or other fibrous materials from above, while the digestion liquid is supplied through the feed line 14. From the mixing container 12, the mixture is removed with means of the pump 16 and the forwarding to the below
Pressure cooker 22 via the safety valve 18. The cooker 22 is slightly conical over its length and tapers towards the upper end. A conicity of about 31.4 mm in diameter, based on 1000 mm in length, is advantageous.
A filter 28 can be provided in the upper end of the digester 22, while the outlet 29 is located at the lower end. The mixture can be heated, for example, by means of steam which is introduced into the liquid.
FIGS. 2 to 4 show in detail how the further transport of the mixture introduced by the pump 16 via the safety valve 18 into the digester 22 and through it to the extraction device 26 takes place. The piston, which is designed as a piston disk 32 and is provided with holes 34, is mounted in the lower end of the digester. The piston surface is designed as a helix with one turn, the helical step being closed by the plate 36. It is located between the upper edge 38 and the lower edge 40 of the helical surface. The size of the holes 34 is such that they allow the free passage of liquid, but not the passage of chips or other fibrous materials.
The piston disk 32 is carried by the piston rod 30, which can perform both a rotary movement and a displacement in the axial direction. The mixture supplied from the container 12 under pressure is conveyed through the opening 44 between the upper and lower radial edges 38 and 40 of the piston disk 32 by means of the screw conveyor 42 located on the piston rod 30 through the tube 43 into which the the line 46 connecting the safety valve 18 opens. At the bottom, the tube 43 is closed by the flange 48 and sealed off from the piston rod 30.
The lower end of the piston rod 30 protrudes into the cylinder 50, which forms the lower end of the digester 22. The pushed-in part of the piston rod 30 serves as a piston which is axially displaceable by means of a pressure medium to be supplied through the line 52. This makes it possible to move the piston rod 30 with the piston disk 32 vertically up and down, with the upward movement taking place under pressure from below, while the downward movement is triggered automatically by the pressure of the mixture inside the digester 22. The cooker 22 acts like a pressure accumulator which moves the piston disk 32 downwards at high speed as soon as the cylinder 50 is depressurized.
Apart from the upward and downward movement of the piston rod 30 to move the mixture column standing on the piston surface, the piston rod is rotatable in the direction of the arrow shown in FIG. For this purpose, the toothed wheel 54, which is driven by the pinion 56, which in turn is set in rotation by means of a hydraulically driven motor 58, not shown, is seated on the piston rod 30, axially displaceable but non-rotatable relative to the piston rod.
In detail, the device shown in FIGS. 1 to 4 operates as follows: The slurry consisting of solid particles and digestion liquid passes with the aid of the pump 16 from the mixing container 12 via the safety valve 18, through the pipe 46 and the adjoining pipe 43 by means of the Screw 42 on the piston rod 30 through the opening 44 in the lower part of the digester 22 directly above the perforated piston disk 32.
In the course of the digestion process, the digester 22 is gradually completely filled with mixture.
The latter experiences a gradual thickening due to the fact that the liquid flows off through the perforated disk 32 under the piston. At the upper end, the pulp is removed continuously by means of the removal device 26.
While the mixture is being fed into the digester 22, the piston disk 32 rotates, for example, at a speed of about 6 rpm. in the direction of the arrow according to FIG. 2. At the same time, the piston disk experiences an upward and downward displacement and makes, for example, 12 strokes per minute. The size of the stroke is shown in FIG. 2 with the dash-dotted line 30a. As a result of the strokes, the mixture passing through the opening 44 over the piston surface experiences an axial movement.
The rotating and reciprocating movement, with which the piston disk 32 acts on the mixture, conveys the mixture upwards at a certain, uniform speed, which at the same time is associated with compression. The conicity of the vessel with an upward widening contributes to the fact that only a relatively low pressure is exerted on the schnitzel during transport, so that there is no need to fear any deterioration in quality. While the digested pulp is being discharged through the removal device 26 at the upper end of the digester 22, new mixture is continuously fed in through the opening 44.
While the reciprocating movement of the piston disk 32 essentially effects the transport through the digester, the rotary movement results in an even distribution of the introduced mixture over the entire digester cross-section. As already mentioned, a hydraulically driven motor 58 serves to drive the piston rod 30, which automatically stops when the piston disk 32 rotates if the resistance is too high.
The upward stroke movement of the piston disk 32 by means of a pressure medium in the cylinder 50 expediently takes place relatively slowly in such a way that the upward stroke makes up about 90% of the time of the total stroke. The downward stroke takes place correspondingly much faster under the pressure which prevails in the cooker 22. The rapid downward movement of the piston disk 32 allows the liquid still located under the disk 32 to flow through the perforations 34 at high speed, so that solid particles that have settled in the perforations are washed over the piston disk 32.
The further embodiment shown in FIG. 5 differs from the one described first primarily in that the feed opening is not located in the piston, but in the wall of the digester, which in this embodiment is denoted by 74. The feed opening is denoted by 75 and is located just above the piston 82 when it is in its lower position. In detail, the container 62 is provided, which receives the digestion liquid. The raw material, namely chips or other fibrous materials, are located in the funnel 64.
The pump 66 conveys the digestion liquid from the container 62 through the line 67 to the metering valve 68, which is connected to the lower end of the funnel 64 through the line 65.
The metering valve is shown in detail in FIG. The valve body 69 is provided with the bore 70 which, in the position shown, receives raw material slipping from above. At the bottom, the bore is separated from the outlet line 71 by the sieve 72. If the valve body 69 is rotated 90 clockwise, the digestion liquid coming from the pump 66 flows through the sieve 72 and brings the cossettes or fibrous materials located in the bore 70 through the line 75 into the pressurized digester 74.
Instead of a metering valve according to FIG. 8, other feed devices can of course also be used. For example, a pump can work together with a slide valve, the movement of which is coordinated with the movement of the piston 82. The piston itself can also open and close the feed opening 75 alternately during its displacement. If necessary, a continuously operating feed device can also be considered, for example a screw pump. The digester 74, like that according to FIG. 1, is equipped at the upper end with a sieve 78 and a removal device 76 arranged above it. The heating can take place in the same way as described in the first exemplary embodiment. The drain opening 79 is located at the lower end.
Further details can be seen from FIGS. 6 and 8. The piston 82, which is provided with openings 84 according to FIG. 9, is carried by the piston rod 80, which is mounted in the lower end of the digester 74. The diameter of the piston is selected in such a way that practically no raw material can pass its outer edge under the piston.
The piston moves up and down, the feed opening 75 being located between the two dead centers of the piston. During the upward movement, as in the previous exemplary embodiment, the mixture is advanced and compacted. During the upward movement of the piston 82, the valve body 69 of the metering valve 68 is in the position shown in FIG. 8. Thus, while the piston is moving upward, the bore 70 of the valve body 69 is filled with chips or the like. Any liquid remaining in the bore 70 flows downward through the line 71 after passing the sieve 72 and can optionally be collected in the mixing container 62.
If the piston 82 moves downwards, after passing the feed opening 75 through the upper edge of the piston 82, the valve body 69 is rotated, as already mentioned, and the liquid can be fed in together with the amount of raw material in the bore 70.
For the movement of the piston 82 or the piston rod 80, this protrudes into the cylinder 90 at the lower end of the digester 74. The end of the piston rod forms a piston. It is actuated by pressure fluid which can flow into the cylinder 90 through the line 92. This is counteracted by the internal pressure of the digester 74, which causes the piston to return to the lower position. Due to the size of the piston surface 82, a very rapid return of the piston is achieved when the cylinder 90 is depressurized. During the upward and downward movement of the piston rod 80, the volume of liquid displaced by it changes continuously, which causes the total amount in the digester 74 to move.
To pressurize the cylinder 90 and to relieve the same, the line 92 is connected to the valve 94, which can produce an alternating connection with the pressure medium source and a pressureless container by turning back and forth.
This can be done by means of the electromagnet 96, which is switched by means of the contacts 97 and 98, which in turn are opened and closed by the stops 86 on the piston rod 80.
An electromagnet 100 is actuated accordingly by means of the changeover contact 102, which also interacts with a further stop 86 on the piston rod 80. The electromagnet 100 controls the movements of the valve body 69 as a function of the movement of the piston rod 80.
On the upper surface of the piston 82, there can also be arranged radially directed ribs which, if necessary, cause an effective swirling of the mixture in the lower end of the digester 74 with a rotary movement of the piston. The upward and downward movements of the piston can take place, for example, in the same rhythm as described in connection with FIGS. 1 and 2.