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Dokumentenidentifikation DE202005000332U1 21.04.2005
Titel Stofflöser zur Zerkleinerung und Suspendierung von Papierstoff
Anmelder Voith Paper Patent GmbH, 89522 Heidenheim, DE
DE-Aktenzeichen 202005000332
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 21.04.2005
Registration date 17.03.2005
Application date from patent application 11.01.2005
IPC-Hauptklasse D21B 1/34

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Stofflöser zur Zerkleinerung und Suspendierung von Papierstoff gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Stofflöser dieser Art werden hauptsächlich angewendet, um getrocknetes Zellstoffmaterial oder Altpapier der unterschiedlichsten Zusammensetzung in Suspension zu bringen. Sie bestehen im Wesentlichen aus einem Behälter für die Suspension und mindestens einem Rotor. Das eingetragene Material wird in großen Stücken, Bahnen oder gepressten Ballen mit Wasser intensiv vermischt, wobei durch den Rotor ein hydraulischer Stoffumtrieb erzeugt wird. Verständlicherweise werden solche Vorrichtungen optimiert, wobei im Wesentlichen eine schnelle und kraftwirtschaftliche Auflösung angestrebt wird. In vielen Fällen wird der Rotor in unmittelbarer Nähe eines ebenen Siebes angeordnet, das er frei von Verstopfungen hält. Durch die Öffnungen des Siebes wird der aufgelöste Stoff von groben Verunreinigungen sortiert und als Suspension abgezogen.

Als Standardtyp für einen Stofflöser hat sich ein senkrecht stehender zylindrischer Behälter mit einem Rotor im Bodenbereich durchgesetzt. In diesen Behälter wird Wasser und der aufzulösende Stoff von oben zugegeben und mit Hilfe des Rotors eine Trombenströmung in der Suspension erzeugt, bei der also im inneren Bereich der Stoff vom Rotor nach unten gezogen und im Bodenbereich radial nach außen gedrückt wird, wodurch sich eine Umtriebsströmung ergibt. Eine weitere typische Bauart ist der oben offene Stofflöser-Behälter mit seitlich eingesetztem Rotor. Dann wird die Suspension etwa waagerecht zum Rotor gefördert und an der den Rotor tragenden Seitenwand des Behälters umgelenkt.

Diese hydraulisch oft weniger günstige Form hat den Vorteil, unter der Papiermaschine als Ausschussauflöser Platz zu finden.

Das bereits erwähnte Sieb dient zunächst dazu, eine Trennung vorzunehmen, bei der die bereits genügend aufgelösten Anteile des Papierstoffes durch die Öffnungen des Siebes hindurch abgezogen und noch nicht genügend Aufgelöstes zurückgehalten wird. Dadurch wird in an sich bekannter Weise der Auflöseprozess ökonomischer, insbesondere kann der Stofflöser, wenn gewünscht, kontinuierlich betrieben werden. Störstoffe, also im Wesentlichen papierfremde Bestandteile, werden zurückgehalten bzw. aussortiert.

In vielen Fällen trägt dieses Sieb aber auch dazu bei, den Auflösevorgang zu verstärken. Die dem Siebblech zugewandte Seite des Rotors tritt nämlich mit den Einlaufkanten der Sieböffnungen in Wechselwirkung. Zwar wird immer ein gewisser Abstand zwischen Rotor und Siebblech eingehalten, doch genügen die dabei auftretenden Scherkräfte, die Papierstoffteilchen weiter zu zerlegen. Größere Stücke können auch den Abstand zwischen Siebblech und Rotor überbrücken, so dass eine direkte Schnittwirkung eintritt. In welcher Form und in welcher Intensität diese Vorgänge stattfinden, hängt von den Anforderungen und der Auslegung des Stofflösers ab.

Es ist auch bekannt, die soeben beschriebene Auflösewirkung dadurch weiter zu verstärken, dass die Siebbleche an der Einlaufseite mit Leisten versehen werden, wie es z.B. aus der DE 101 16 367 bekannt ist.

Die bekannten Siebe für solche Stofflöser werden zumeist mit kreisrunden Bohrungen versehen, wobei ein Kompromiss gefunden werden muss zwischen der Forderung nach optimaler Klassierung, also möglichst kleinen Sortieröffenungen, und der Forderung nach möglichst hohem Durchsatz, also möglichst großer offener Fläche.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die bekannten Stofflöser für die Auflösung von Papierstoff so zu verbessern, dass mit ihnen ein möglichst großer Durchsatz von aufgelöstem Papierstoff zu erzielen ist, ohne dass die Kosten, insbesondere für Apparatur und Betrieb, steigen. In speziellen Ausführungsformen soll auch eine Senkung der apparativen Kosten oder der Betriebskosten möglich sein.

Diese Aufgabe wird an einem Stofflöser gemäß Anspruch 1 mit den im Kennzeichen dieses Anspruchs genannten Merkmalen gelöst.

Dadurch, dass das Siebblech im Stofflöser speziell mit länglichen Öffnungen, z.B. Langlöchern oder ovalen Öffnungen versehen ist, kann die Auflöseleistung des Stofflösers, die von dem Zusammenwirken von Rotor und Siebblech herrührt, gesteigert werden. Insbesondere durch entsprechende Anordnung der Sieböffnungen, auf die noch näher eingegangen wird, ist es möglich, die Kanten, die sich am Einlauf in die Sieböffnung bilden, bezüglich der Auflösewirkung zu optimieren. Dazu können diese Kanten in einem definierten Winkel (Schnittwinkel) zu den vorbeistreichenden Rotorflügelkanten angeordnet werden.

In vielen Fällen ist es möglich, auch dann einen guten Betrieb des Stofflösers zu gewährleisten, wenn das Sieb ohne aufgesetzte Leisten ist, d.h. dass dann auf die Installation von zusätzlichen Leisten verzichtet werden kann.

Die Erfindung wird erläutert an Hand von Zeichnungen. Dabei zeigen:

1: Den Siebbereich eines erfindungsgemäßen Stofflösers;

2: Erfindungsgemäß ausgestaltete Sieböffnungen im Detail;

3: Vorteilhafte Anordnung von langlochförmigen Sieböffnungen;

4: Wabenförmige Sieböffnungen;

5 + 6: Je eine weitere mögliche Anordnung von langlochförmigen Sieböffnungen;

7: Sieb, das eine Stützplatte aufweist;

8: einen Stofflöser in Seitenansicht;

9: einen anderen Stofflöser in Ansicht von oben.

In 1 ist der Siebbereich eines erfindungsgemäßen Stofflösers dargestellt. Man erkennt einen Rotor 2, der konzentrisch mit einem ringförmigen ebenen Siebblech 1 im ansonsten nicht dargestellten Stofflöser angeordnet ist. Der Rotor 2 ist mit Flügeln 4 versehen und so dimensioniert, dass er bei Rotation (Pfeil 7) die Siebfläche des Siebes 3 vollständig oder zumindest größtenteils überstreicht. Erfindungsgemäß sind die Sieböffnungen 5 dieses Siebes 3 nicht wie üblich kreisförmig sondern länglich geformt. Die zeichnerische Darstellung der Sieböffnungen 5 ist hier nicht maßstäblich, sondern soll nur die Siebfläche kennzeichnen. Genaueres zu diesen Sieböffnungen wird in weiteren Figuren dargestellt. Bei größeren Sieben ist es üblich, diese zunächst als Ringsegmente herzustellen, die dann im Stofflöser zu einem gesamten Sieb zusammengesetzt werden. Bei dem hier gezeigten Beispiel besteht das ganze Sieb aus insgesamt acht Segmenten, von denen vier gezeichnet sind. Die Siebsegmente werden z.B. mit einem darunter liegenden Traggestell 8 verschraubt. Dieses kann – anders als hier gezeichnet – so aufgebaut sein, dass es das Sieb auch dort abstützt, wo keine Siebsegmentgrenzen sind. Dann ist es möglich, die Siebblechdicke zu reduzieren und Kosten zu sparen, insbesondere bei der Herstellung der Sieböffnungen 5.

Die 2 zeigt eine mögliche Ausführungsform des Siebbleches etwas detaillierter. In diesem Fall sind für die Sieböffnungen 5 Langlöcher gewählt mit der Länge L und der Breite B, wobei die Rundungen halbkreisförmig sind. Das Längen-/Breitenverhältnis L/B ist hier etwa 4. In anderen Fällen ist ein Längen/Breitenverhältnis von unter 2, z.B. 1,7 denkbar. Im Vergleich zu üblichen kreisförmigen Sieböffnungen in Stofflösern kann es zweckmäßig sein, das Langloch so zu dimensionieren, dass dessen freie Fläche der einer kreisförmigen Sieböffnung entspricht. Bei Anwendung der Erfindung auf einen offenen Primärstofflöser (Eintrag von Ballen oder Maschinenausschuss) sind Sieböffnungen mit einer Breite B zwischen 10 und 20 mm und Länge L zwischen 20 und 60 mm als typische Ausführungsform anzusehen. In einem Sekundärstofflöser, der also bereits in einem geschlossenen System arbeitet, sind wesentlich kleinere Sieböffnungen, z.B. mit einer Breite B von etwa 4 mm vorzusehen.

An den Öffnungskanten 9 werden im Zusammenwirken mit den an ihnen dicht vorbei bewegten Rotorflügeln 4 auflösewirksame Kräfte auf die Suspension, insbesondere den Papierstoff übertragen. Anders als kreisförmige Sieböffnungen haben längliche Sieböffnungen, die nicht streng radial ausgerichtet sind, eine stärkere Auflösewirkung. Zusätzlich bieten sie eine wichtige Möglichkeit zur Beeinflussung des Auflöseeffektes. Dabei spielt insbesondere die Ausrichtung der länglichen Sieböffnung 5 relativ zum durch das Zentrum des Siebes verlaufenden Radius 6 eine wesentliche Rolle. Bei dem hier gezeigten Beispiel nimmt dieser Winkel &agr; einen Wert von – 5° ein. Wenn er relativ klein gewählt wird, ist eine stärkere Auflösewirkung zu erwnarten, da die Kante 9 steil (senkrecht oder nahezu senkrecht) angeströmt wird. Bezüglich dieses Merkmals können auch andere Formen sinnvoll sein, z.B. wie 3 zeigt, bei der die Längsseite der Langlöcher genau in Richtung des Radius 6 ausgerichtet sind. Im linken Teil der 3 sind exemplarisch Sieböffnungen 5' mit einem Längen-/Breitenverhältnis von 2 eingezeichnet.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Einstellung des optimalen Schnittwinkels &bgr;, der zwischen der Vorderkante 10 des Rotorflüsgels 4 und der Öffnungskante 9 der Sieböffnungen gebildet wird. Dieser Schnittwinkel &bgr; ist in 2 mit 8° relativ klein, was zu einer starken Auflösewirkung führt.

Gemäß den 5 und 6 kann der Winkel &agr; = 45°, bzw. &agr; = – 45° betragen, wobei die Version gemäß 5 den Radialtransport des Stoffes begünstigt, während 6 zumindest tendenziell die Aufenthaltszeit des Stoffes im Siebbereich verlängert, da sich bei der Ablenkung an der Öffnungskante 9 eine radial nach innen gerichtete Strömungsrichtung ausbildet. Die Winkel können auch verschieden sein, z.B. sich in Abhängigkeit vom Abstand zum Zentrum des Siebes ändern.

Die bisher erläuterten Langlochformen und ihre Anordnung sind zwar typische Beispiele zur Ausführung der Erfindung, aber nicht die einzigen. So können z.B. ein Wabenprofil gemäß 4 oder andere oval/längliche Formen gewählt werden.

Um die Herstellkosten für die Sieböffnungen zu senken, kann das Sieb (gemäß 7) aus zwei Lagen bestehen, und zwar einer Siebplatte 11 mit den Sieböffnungen 5 sowie einer damit verbundenen Stützplatte 12. Im Allgemeinen hat dann die Stützplatte 12 die gleiche Außenkontur wie die Siebplatte 11. Die Durchlassöffnungen 13 der Stützplatte 12 können uneinheitlich und wesentlich größer sein als die Sieböffnungen 5, da sie keine Siebwirkung haben. Wegen der Stützplatte 12 kann die Siebplatte 11 relativ dünn gehalten werden, was das Einbringen von Öffnungen wesentlich vereinfacht.

Die häufigste Form eines Stofflösers, auf den die Erfindung angewendet werden kann, ist der stehende zylindrische oben offene Stofflöser gemäß 8, bei dem sich Sieb 3 und Rotor 2 im Bodenbereich befinden. Beim Betrieb werden Papierstoff S und Wasser W in den Behälter 1 eingetragen. Die fertige pumpfähige Suspension wird durch das Sieb 3 hindurch als Gutstoff A abgezogen. Solche Stofflöser sind seit langem bekannt. Das gleiche gilt auch für Stofflöser mit seitlich angebrachten Rotoren gemäß 9. Wie bereits erwähnt, kann ein solcher liegender Behälter 1' besonders vorteilhaft unter einer Papiermaschine zur Auflösung von Produktionsausschuss eingesetzt werden. Eine weitere Anwendung ist der Sekundärstofflöser, z.B. gemäß DE-A-23 45 735, dessen Siebblech mit entsprechend der Erfindung veränderten Sieböffnungen versehen ist.


Anspruch[de]
  1. Stofflöser zur Zerkleinerung und Suspendierung von Papierstoff (S) mit einem oben offenen Behälter (1, 1') und mit mindestens einem im Behälter (1, 1') angeordneten antreibbaren Rotor (2), der Mittel zum Umwälzen einer im Behälter enthaltenen Suspension aufweist, um dabei den eingetragenen Papierstoff zu zerkleinern und im Wasser zu suspendieren sowie mit mindestens einem Sieb (3), dessen mit Sieböffnungen versehene Siebfläche durch den bewegten Rotor (2) größtenteils oder vollständig überstrichen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Sieb (3) mit Sieböffnungen (5, 5', 5") versehen ist, deren Form von der eines Kreises abweicht.
  2. Stofflöser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sieböffnungen (5) oval, insbesondere elliptisch, sind.
  3. Stofflöser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sieböffnungen (5') Langlöcher sind.
  4. Stofflöser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sieböffnungen (5") wabenförmig sind.
  5. Stofflöser nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sieb rotationssymmetrisch ist und dass die Länge (L) der Sieböffnungen (5, 5', 5") gegenüber dem durch das Zentrum des Siebes verlaufenden Radius (6) einen Winkel (&agr;) einnimmt, der zwischen –80° und + 80° , vorzugsweise zwischen – 45° und + 45 °, liegt.
  6. Stofflöser nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorderkante (10) der Rotorflügel (4) relativ zur Länge (L) der Sieböffnungen (5, 5', 5") in einem Schnittwinkel (&bgr;) zwischen – 80° und + 80°, vorzugsweise – 45° und + 45° verläuft.
  7. Stofflöser nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sieböffnungen (5, 5', 5") ein Längen- zu Breitenverhältnis von mindestens 1,5, vorzugsweise mindestens 3, haben.
  8. Stofflöser nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Breite (B) der Sieböffnungen (5, 5') zwischen 4 und 20 mm liegt.
  9. Stofflöser nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (L) der Sieböffnungen (5, 5', 5") zwischen 10 und 100 mm liegt.
  10. Stofflöser nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stofflöser zur Auflösung von Papiermaschinenausschuss ausgerüstet ist.
  11. Stofflöser nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sieböffnungen (5, 5', 5") durch Fräsen erzeugt sind.
  12. Stofflöser nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sieböffnungen (5, 5', 5") durch Stanzen erzeugt sind.
  13. Stofflöser nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sieböffnungen (5, 5', 5") durch Laserstrahl erzeugt sind.
  14. Stofflöser nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Sieb (3) zusammen mit den Sieböffnungen (5, 5', 5") im Stahlgussverfahren hergestellt ist.
  15. Stofflöser nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sieb aus einer die Sieböffnungen (5, 5', 5") enthaltenden Siebplatte (11) und einer Stützplatte (12) besteht, wobei die Stützplatte (12) eine Rahmen- oder Grobsiebkonstruktion ist, deren Außenkontur im Wesentlichen der der Siebplatte (11) entspricht und die mit Durchlassöffnungen (13) versehen ist, die größer sind als die Sieböffnungen (5, 5', 5").
Es folgen 3 Blatt Zeichnungen






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