| 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
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| Beschreibung[de] |
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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.
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| Anspruch[de] |
- 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.
- Stofflöser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sieböffnungen
(5) oval, insbesondere elliptisch, sind.
- Stofflöser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sieböffnungen
(5') Langlöcher sind.
- Stofflöser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sieböffnungen
(5") wabenförmig sind.
- 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.
- 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.
- 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.
- Stofflöser nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die maximale Breite (B) der Sieböffnungen (5, 5') zwischen
4 und 20 mm liegt.
- Stofflöser nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Länge (L) der Sieböffnungen (5, 5', 5") zwischen
10 und 100 mm liegt.
- Stofflöser nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass der Stofflöser zur Auflösung von Papiermaschinenausschuss ausgerüstet ist.
- Stofflöser nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Sieböffnungen (5, 5', 5") durch Fräsen erzeugt
sind.
- Stofflöser nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
dass die Sieböffnungen (5, 5', 5") durch Stanzen erzeugt
sind.
- Stofflöser nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
dass die Sieböffnungen (5, 5', 5") durch Laserstrahl
erzeugt sind.
- 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.
- 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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