AT528287B1 - Anordnung zur delaminierung eines faserstoffes - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung (1) zur Delaminierung eines Faserstoffes, umfassend eine Schnecke (2) und eine Spule (3). Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche größter Krümmung (11) der Spulenkontur an bzw. näher an einer äußeren Einhüllenden (9) der Spule als an einer inneren Einhüllenden (10) der Spule angeordnet sind, und die Bereiche größter Krümmung (12) der Schneckenkontur an bzw. näher an einer äußeren Einhüllenden (7) der Schnecke als an einer inneren Einhüllenden (8) der Schnecke angeordnet sind. Die Erfindung erlaubt eine vorteilhafte Delaminierung des Faserstoffes, wobei insbesondere eine schneidende Delaminierung vermieden wird.

Description

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Beschreibung

ANORDNUNG ZUR DELAMINIERUNG EINES FASERSTOFFES

[0001] Die Erfindung betrifft eine Kompressionsschnecke, insbesondere Mazerationsschnecke oder Stopfschnecke, umfassend eine Schnecke der Kompressionsschnecke und eine Anordnung zur Delaminierung eines insbesondere lignozellulosen Faserstoffes, die Anordnung umfassend eine Schnecke und eine Spule, wobei die Schnecke mit der Schnecke der Kompressionsschnecke verbunden ist und die Schnecke relativ zu der Spule um eine Rotationsachse rotierbar ist, die Schnecke bzw. die Spule in einer Ebene normal zur Rotationsachse eine Schneckenkontur bzw. eine Spulenkontur aufweist, wobei die Schneckenkontur zwischen einer äußeren Einhüllenden der Schnecke und einer inneren Einhüllenden der Schnecke und die Spulenkontur zwischen einer äußeren Einhüllenden der Spule und einer inneren Einhüllenden der Spule ausgebildet ist.

[0002] Kompressionsschnecken sind im Stand der Technik wohlbekannt. Diese umfassen eine in einem Gehäuse angeordnete Schnecke mit einer Wendel. Die Schnecke ist relativ zu dem Gehäuse um eine Rotationsachse rotierbar angeordnet. Über einen Einlass wird der Faserstoff der Kompressionsschnecke zugeführt, und über die Schnecke vom Einlass zu einem Auslass der Kompressionsschnecke transportiert, wobei der Faserstoff im Bereich zwischen dem Gehäuse und der Schnecke behandelt wird, d.h. beispielsweise komprimiert, entwässert, mazeriert, etc. Dabei sind als Mazerationsschnecke oder Stopfschnecke ausgebildete Kompressionsschnecken bekannt. Insbesondere Mazerationsschnecken zielen auf eine Mazeration des Faserstoffes ab, wobei der Faserstoff bestmöglich in einzelne Fasern vereinzelt werden soll.

[0003] So offenbart die EP 0858880 A2 eine Vorrichtung zur Entwässerung und Zerfaserung von lignozellulosem Material mit einer Schnecke, wobei sich an den Schneckenkörper einer ersten Schnecke ein Zerfaserungskörper anschließt. Der Zerfaserungskörper ist kegelig ausgebildet, wobei sein Durchmesser in Materialflussrichtung abnimmt. Insbesondere kann der Zerfaserungskörper Rippen aufweisen. Der kegelige Zerfaserungskörper kann von einem konischen Gehäuse umgeben sein, welches auch innenliegende Rippen umfassen kann.

[0004] Ziel der Erfindung ist eine Anordnung für eine Kompressionsschnecke, die eine verbesserte Delaminierung eines insbesondere lignozellulosen Faserstoffes erlaubt und insbesondere eine schneidende Behandlung des Faserstoffes vermeidet. Der so aufbereitete Faserstoff ist besser zur Aufnahme einer Flüssigkeit, von Chemikalien, etc. geeignet, bzw. wird in den nachfolgenden Prozessschritten eine Faseraufbereitung bei geringerem Energieaufwand ermöglicht.

[0005] Dies gelingt erfindungsgemäß dadurch, dass die Bereiche größter Krümmung der Spulenkontur an bzw. näher an der äußeren Einhüllenden der Spule als an der inneren Einhüllenden der Spule angeordnet sind, und die Bereiche größter Krümmung der Schneckenkontur an bzw. näher an der äußeren Einhüllenden der Schnecke als an der inneren Einhüllenden der Schnecke angeordnet sind. Die aus dem Stand der Technik bekannten Kompressionsschnecken umfassen typischerweise eine Schnecke mit einer Wendel, wobei der Faserstoff zwischen dem Gehäuse und der Schnecke behandelt wird. Das Gehäuse entsprechend dem Stand der Technik ist typischerweise frei von einer Wendel, womit das Gehäuse im Wesentlichen eine kreisförmige Kontur aufweist. Typischerweise ist die Schnecke in der Kompressionsschnecke einseitig, d.h. auskragend, gelagert, wobei der Einlass zwischen dem Auslass und dem Lager angeordnet ist. Die Schnecke kann aber auch beidseitig in der Kompressionsschnecke gelagert sein, d.h. im Bereich des Einlasses und im Bereich des Auslasses.

[0006] Die erfindungsgemäße Anordnung kann beispielsweise direkt an eine herkömmliche Kompressionsschnecke, insbesondere eine Mazerationsschnecke oder eine Stopfschnecke, angeschlossen sein. Die resultierende Schnecke - Schnecke der Anordnung und Schnecke der Kompressionsschnecke - kann einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein. Das Gehäuse der Anordnung ist ebenso mit dem Gehäuse der Kompressionsschnecke verbunden, wobei das resultierende Gehäuse - Gehäuse der Anordnung und Gehäuse der Kompressionsschnecke - einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein kann. Vorteilhafterweise kann mehr als eine erfindungsgemäße An-

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ordnung an die Kompressionsschnecke angeschlossen sein. Ebenso kann eine erste erfindungsgemäße Anordnung zwischen einer ersten Kompressionsschnecke und einer zweiten Kompressionsschnecke angeordnet sein. Die erfindungsgemäße Anordnung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass die erfindungsgemäße Anordnung eine Schnecke und eine Spule umfasst, die Schnecke innerhalb der Spule angeordnet ist und die Schnecke relativ zu der Spule um eine Rotationsachse rotierbar ist. Sowohl die Schnecke als auch die Spule der erfindungsgemäßen Anordnung weist insbesondere kein Wendel auf. Weiter weist die Schnecke bzw. die Spule in einer Ebene normal zur Rotationsachse eine Schneckenkontur bzw. eine Spulenkontur auf. Erfindungsgemäß ist die Schneckenkontur zwischen einer äußeren Einhüllenden der Schnecke und einer inneren Einhüllenden der Schnecke und die Spulenkontur zwischen einer äußeren Einhüllenden der Spule und einer inneren Einhüllenden der Spule ausgebildet. Zum einen sind die diskreten Einhüllenden der Schnecke bzw. der Spule explizit voneinander zu unterscheiden - d.h. die Einhüllenden der Schnecke bzw. der Spule sind diskret unterscheidbar. Zum anderen sind die Einhüllenden typischerweise kreisförmig ausgebildet und weisen einen Durchmesser auf. Beispielsweise liegt ein typischer Durchmesser der inneren Einhüllenden der Schnecke zwischen 100 mm und 950 mm, und der Durchmesser der äußeren Einhüllenden der Spule liegt beispielsweise zwischen 130 mm und 1000 mm. Entsprechend der Erfindung sind die Bereiche größter Krümmung der Spulenkontur an bzw. näher an der äußeren Einhüllenden der Spule als an der inneren Einhüllenden der Spule angeordnet. Außen bzw. innen ist dabei im Sinne von radial außen bzw. radial innen - ausgehend von der Rotationsachse - zu verstehen, und Krümmung bezeichnet die Änderung der Richtung der Kontur. Weiter ist die Spule in den Bereichen größter Krümmung - von Innen gesehen - konkav, wobei sich „von Innen“ als von der projizierenden Rotationsachse aus gesehen versteht. Ebenso erfindungsgemäß sind die Bereiche größter Krümmung der Schneckenkontur an bzw. näher an der äußeren Einhüllenden der Schnecke als an der inneren Einhüllenden der Schnecke angeordnet. Dabei ist die Schnecke in den Bereichen größter Krümmung - von Außen gesehen - konvex, wobei sich „von Außen“ als in Richtung der projizierenden Rotationsachse gesehen versteht. Hinsichtlich des Begriffs „Bereiche größter Krümmung“ kann ausgeführt werden, dass die jeweiligen kreisförmigen Einhüllenden eine Krümmung entsprechend dem Kehrwert des Radius der kreisförmigen Einhüllenden aufweisen, wobei die jeweiligen „Bereiche größter Krümmung“ eine Krümmung größer als die Krümmung der jeweiligen Einhüllenden aufweisen.

[0007] Der erfindungsgemäße Effekt besteht in einer besonders schonenden Vereinzelung der Fasern bzw. Delaminierung des Faserstoffes, wobei insbesondere eine Schneidwirkung auf die Fasern bzw. den Faserstoff minimiert wird. Dies wird insbesondere durch die erfindungsgemäße Knetwirkung erreicht, wobei der zwischen der Spule und der Schnecke ausgebildete Spalt eine aus der Rotation der Schnecke resultierte - über den Umfang veränderliche Spalthöhe aufweist. Das Kneten folgt aus der Kompression und Dekompression des Faserstoffes. Die Knetwirkung ist dabei definiert als Quotient einer ersten Differenz und einer zweiten Differenz, wobei die erste Differenz aus dem Durchmesser der äußeren Einhüllenden der Spule abzüglich des Durchmessers der inneren Einhüllenden der Schnecke gebildet ist, und die zweite Differenz aus dem Durchmesser der inneren Einhüllenden der Spule abzüglich des Durchmessers der äußeren Einhüllenden der Schnecke gebildet ist. Die Knetwirkung ist somit ein Maß für die Änderung der Spalthöhe, wenn die Schnecke in der Spule rotiert wird, und somit ein Maß für das Kneten des Faserstoffes. Die Knetwirkung kann zwischen einem Wert größer 1 bis beispielsweise bei einem Wert von 5 liegen, wobei ein Wert von exakt 1 der Knetwirkung eines zylindrischen Ringspalts entspricht.

[0008] Erfindungsgemäß ist der minimale Spalt, d.h. die minimale Spalthöhe zwischen Spule und Schnecke, dann gegeben, wenn der Bereich größter Krümmung der Schneckenkontur auf einen Bereich der Spule mit geringerer Krümmung trifft, welcher zwischen zwei Bereichen größter Krümmung der Spulenkontur angeordnet ist. Vorteilhafterweise wird so sichergestellt, dass der Faserstoff trotz der minimalen Spalthöhe nicht schneidend behandelt wird.

[0009] Würden hingegen beispielsweise nur Rippen auf der Schnecke und auf der Spule befestigt sein (welcher Gegenstand nicht unter den Erfindungsgegenstand fällt), so würde sich der minimale Spalt zwischen der Rippe der Schnecke und der Rippe der Spule ausbilden, und der Faser-

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stoff im minimalen Spalt schneidend behandelt werden.

[0010] Der erfindungsgemäße Gegenstand vermeidet hingegen, dass im Betrieb der Anordnung zeitgleich ein Bereich größter Krümmung der Schnecke auf einen Bereich größter Krümmung der Spule trifft, wobei zwischen den beiden Bereichen größter Krümmung nur der minimale Spalt ausgebildet wäre.

[0011] In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Anordnung ist sowohl die Schnecke als auch die Spule relativ zu der Rotationsachse rotierbar, wobei die Spule insbesondere entgegengesetzt zu der Schnecke rotierbar ist. Durch die so erzielte vergrößerte Relativgeschwindigkeit zwischen Schnecke und Spule wird eine verbesserte Knetwirkung und folglich verbesserte Delaminierung des Faserstoffes erzielt. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Anordnung ist die Schneckenkontur und/oder die Spulenkontur als Zykloide, insbesondere als Hypozykloide oder als Hypotrochoide, ausgebildet.

[0012] Eine Zykloide ist die Bahn, die ein Punkt auf dem Umfang eines Kreises beschreibt, wenn dieser Kreis auf einer Leitkurve abrollt.

[0013] Eine Trochoide ist die Bahn, wenn die Leitkurve ein Kreis ist, wobei der betrachtete Punkt außerhalb oder innerhalb des abrollenden Kreises liegt.

[0014] Eine Hypozykloiden entsteht, wenn die Leitkurve ein Kreis ist und der abrollende Kreis innen in der Leitkurve abrollt.

[0015] Eine Hypotrochoide entsteht, wenn die Leitkurve ein Kreis ist, der abrollende Kreis innen in der Leitkurve abrollt und der betrachtete Punkt außerhalb oder innerhalb des abrollenden Kreises liegt.

[0016] Insbesondere ist die Schneckenkontur bzw. die Spulenkontur als geschlossene Kurve ausgebildet.

[0017] Bevorzugt ist die Schneckenkontur bzw. die Spulenkontur als gestreckte Hypotrochoide mit Wendepunkten, als gestreckte Hypotrochoide mit genäherten Geraden oder als gestreckte Hypotrochoide ohne Wendepunkte ausgebildet.

[0018] Die Ausbildung der Schneckenkontur bzw. der Spulenkontur als Zykloide, erlaubt eine exakte Definition der Kontur, welche optimal und exakt im Rahmen einer Maschinenfertigung realisiert werden kann. Insbesondere wurde erkannt, dass die Zykloide und insbesondere als Hypozykloide oder als Hypotrochoide ausgebildeten Konturen, eine besonders schonende Delaminierung des Faserstoffes erlaubt und insbesondere eine schneidende, d.h. faserkürzende, Aufbereitung vermeidet.

[0019] In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Anordnung ist die Schneckenkontur und/oder die Spulenkontur als Polygon ausgebildet. Dabei bezeichnet ein Polygon ein Vieleck, das durch einen geschlossenen Streckenzug gebildet wird, wobei der geschlossene Streckenzug Ecken und die Ecken verbindende Strecken umfasst. Ecken an sich stellen Bereiche größter Krümmung dar. Bevorzugt sind die Ecken gebrochen, bzw. gerundet, wobei die gerundete Ecke weiterhin einen Bereich größter Krümmung darstellt. Die Fertigung als Polygon ausgebildeter Konturen ist optimal im Rahmen einer Maschinenfertigung darstellbar. Ebenso ergibt sich die vorteilhafte Delaminierung des Faserstoffes bei Vermeidung einer gleichzeitigen Faserkürzung.

[0020] In einer bevorzugten Ausführungsform der Anordnung umfasst die Schneckenkontur bzw. die Spulenkontur jeweils erste Abschnitte und zweite Abschnitte. Dabei tangieren bzw. berühren die jeweils ersten Abschnitte die innere Einhüllende der Schnecke bzw. die innere Einhüllende der Spule. Die jeweils zweiten Abschnitte tangieren bzw. berühren die äußere Einhüllende der Schnecke bzw. die äußere Einhüllende der Spule. Dabei weisen die ersten Abschnitte eine geringere Krümmung auf, insbesondere eine geringere Krümmung als die jeweiligen Einhüllenden. Die zweiten Abschnitte umfassen die Bereiche größter Krümmung, und sind am Beispiel einer als Polygon ausgebildeten Kontur als Ecken ausgebildet. Vorteilhafterweise wird vermieden, dass im Betrieb der Anordnung zeitgleich ein zweiter Abschnitt der Schnecke auf einen zweiten Abschnitt der Spule trifft, wobei zwischen den zweiten Abschnitten nur der minimale Spalt ausgebil-

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det wäre. Vielmehr ist im Betrieb der Anordnung der minimale Spalt dann ausgebildet, wenn ein zweiter Abschnitt der Schnecke, d.h. ein Bereich größter Krümmung, auf einen ersten Abschnitt der Spule trifft, d.h. einen Bereich geringerer Krümmung, was insbesondere die vorteilhafte Delaminierung des Faserstoffes unter Vermeidung einer Faserkürzung des Faserstoffes erlaubt.

[0021] In einer besonders vorteilhaften Ausführung der Anordnung ist die Schneckenkontur bzw. die Spulenkontur aus den ersten Abschnitten und zweiten Abschnitten gebildet, wobei die Anzahl der ersten Abschnitte bzw. der zweiten Abschnitte die jeweilige Ordnung der Schneckenkontur bzw. Ordnung der Spulenkontur bestimmt. Bevorzugt ist die Ordnung der Schneckenkontur bzw. Ordnung der Spulenkontur kleiner 20, und besonders bevorzugt kleiner 13. Bei einem Spulendurchmesser von ca. 400 mm ist beispielsweise eine Ordnung von 5-7 bevorzugt, bei einem Spulendurchmesser von 600 mm beispielsweise eine Ordnung von 10 und bei einem Spulendurchmesser vom 800 mm beispielsweise eine Ordnung von 12-13. Durch die entsprechende Wahl der Ordnung lässt sich eine vorteilhafte Knetwirkung erzielen. In einer besonders vorteilhaften Anordnung ist die Ordnung der Schneckenkontur unterschiedlich zur Ordnung der Spulenkontur. Besonders bevorzugt ist die Ordnung der Schneckenkontur kleiner als die Ordnung der Spulenkontur. So kann beispielsweise die Ordnung der Schnecke 5 und die Ordnung der Spule 6 betragen. Dies hat eine vorteilhafte Wirkung auf die Entwicklung des Drehmoments während einer Umdrehung der Schnecke in der Spule. Bei Wahl einer gleichen Ordnung N für die Spule und die Schnecke ergibt sich, dass gleichzeitig alle N minimalen Spalte im Eingriff stehen. Daraus resultieren unmittelbar Drehmomentspitzen für den Antrieb der Schnecke. Durch Wahl unterschiedlicher Ordnungen wird hingegen vermieden, dass alle minimalen Spalte gleichzeitig im Eingriff stehen, woraus eine Vergleichmäßigung des Drehmomentverlaufs resultiert.

[0022] In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Anordnung ist die Spule und die Schnecke zylindrisch um die Rotationsachse ausgebildet. Dies bedeutet, dass einer im Wesentlichen zylindrischen Spule die Spulenkontur aufgeprägt wurde, bzw. einer im Wesentlichen zylindrischen Schnecke die Schneckenkontur aufgeprägt wurde.

[0023] In einer ebenso vorteilhaften Ausgestaltung der Anordnung ist die Spule und die Schnecke konisch um die Rotationsachse ausgebildet, wobei der Öffnungswinkel des Konus bevorzugt kleiner gleich 90° und besonders bevorzugt kleiner gleich 30° ist. Dabei ist die Schnecke bzw. Spule im Wesentlichen konisch ausgestaltet, wobei dem jeweiligen Konus die jeweilige Kontur aufgeprägt wurde. Die konische Ausgestaltung der Schnecke bzw. der Spule ist insbesondere in Kombination mit einer Anordnung vorteilhaft, wobei die Schnecke und die Spule in Richtung der Rotationsachse relativ zueinander bewegbar sind. Durch die relative Bewegung der konischen Schnecke und der konischen Spule in Richtung der Rotationsachse kann die Größe des Spalts zwischen der Schnecke und der Spule beeinflusst werden, was eine direkte Beeinflussung der Intensität der Delaminierung des Faserstoffes erlaubt.

[0024] In einer ebenso vorteilhaften Ausgestaltung der Anordnung ist die Oberfläche der Schnecke und / oder die innere Oberfläche der Spule durch eine Verdrehung der Schneckenkontur bzw. Verdrehung der Spulenkontur um die Rotationsachse bei gleichzeitiger Verschiebung entlang der Rotationsachse gebildet. Dabei wird ein jeweiliger Drallwinkel zur Rotationsachse von bevorzugt kleiner gleich 30° ausgebildet. Infolge der Rotation der jeweiligen Kontur entlang der Rotationsachse ist in der Draufsicht der Drallwinkel als Winkel zwischen der Rotationsachse und der verdrehten Kontur auszumachen. Die Ausbildung der Schnecke und / oder der Spule mit einem Drallwinkel erlaubt, auf den durch die Anordnung geführten Faserstoff eine fördernde oder zurückstauende Wirkung auszuüben. Wird der Drallwinkel so gewählt, dass bei gegebener Förderrichtung und gegebener Drehrichtung der Schnecke eine fördernde Wirkung auf den Faserstoff erzielt wird, so erlaubt dies vorteilhafterweise eine Auflockerung des geförderten Faserstoffes, wobei auch eine Verstopfung innerhalb der Anordnung vermieden werden kann. Wird hingegen der Drallwinkel so gewählt, dass bei gegebener Förderrichtung und gegebener Drehrichtung der Schnecke eine rückstauende Wirkung auf den Faserstoff erzielt wird, so erlaubt dies vorteilhafterweise eine verstärkte Knetwirkung und somit Delaminierung des Faserstoffes. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Anordnung erfolgt die Verdrehung der Schneckenkontur entgegengesetzt zu der Verdrehung der Spulenkontur. Dies erlaubt, eine besonders vergleichmä-

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Bigte Knetwirkung zu erzielen.

[0025] Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen beispielhaft beschrieben.

[0026] Fig. 1 zeigt eine Kompressionsschnecke umfassend die erfindungsgemäße Anordnung. [0027] Fig. 2 zeigt ein Detail aus Fig. 1 und insbesondere die erfindungsgemäße Anordnung. [0028] Fig. 3 zeigt die erfindungsgemäße Anordnung.

[0029] Fig. 4 zeigt eine Schnecke der erfindungsgemäßen Anordnung.

[0030] Fig. 5 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Kompressionsschnecke.

[0031] Fig. 1 zeigt eine Kompressionsschnecke umfassend die erfindungsgemäße Anordnung, wobei die Kompressionsschnecke 17 als Mazerationsschnecke oder Stopfschnecke ausgebildet sein kann. Die Kompressionsschnecke 17 umfasst eine Schnecke mit einer Wendel, wobei die Schnecke um die Rotationsachse 4 rotierbar ist. Der Faserstoff wird zwischen einem Gehäuse und der Schnecke behandelt. Das Gehäuse ist frei von einer Wendel, und weist im Wesentlichen eine kreisförmige Kontur auf. Die Schnecke ist in der Kompressionsschnecke einseitig, d.h. auskragend, gelagert, wobei ein Einlass zwischen einem Auslass und dem Lager angeordnet ist. In Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Anordnung 1 direkt an die Kompressionsschnecke angeschlossen, wobei die erfindungsgemäße Anordnung 1 zwischen dem Auslass und der Kompressionsschnecke angeordnet ist. Die Schnecke 2 der Anordnung und die Schnecke der Kompressionsschnecke sind verbunden, wodurch die resultierende Schnecke im Beispiel mehrteilig ausgebildet ist. Das Gehäuse der Anordnung umfasst die Spule 3 der Anordnung und ist mit dem Gehäuse der Kompressionsschnecke verbunden, womit das resultierende Gehäuse ebenso mehrteilig ausgebildet ist. Die Schnecke 2 der Anordnung ist innerhalb der Spule 3 angeordnet und relativ zu der Spule 3 um die Rotationsachse 4 rotierbar. Weder die Schnecke 2 noch die Spule 3 der erfindungsgemäßen Anordnung 1 weisen eine Wendel auf.

[0032] Fig. 2 zeigt ein Detail aus Fig. 1 und insbesondere die erfindungsgemäße Anordnung. Gut erkennbar ist, dass die Schnecke frei von einer Wendel ist und eine erfindungsgemäße Schneckenkontur aufweist. Zudem ist erkennbar, dass die Oberfläche der Schnecke durch eine Verdrehung der Schneckenkontur um die Rotationsachse bei gleichzeitiger Verschiebung entlang der Rotationsachse gebildet ist. In Fig. 2 werde der Faserstoff von links nach rechts gefördert. Unter Annahme einer Blickrichtung in Förderrichtung und einer in Blickrichtung gegen den Uhrzeigersinn rotierenden Schnecke ergäbe sich entsprechend dem in Fig. 2 dargestellten Drallwinkel eine rückstauende Wirkung auf den Faserstoff.

[0033] Fig. 3 zeigt die erfindungsgemäße Anordnung. Die Anordnung 1 ist in einem Schnitt normal zu Rotationsachse 4 dargestellt, d.h. entsprechend ist die Rotationsachse 4 als Projizierende bzw. als Punkt dargestellt. Erfindungsgemäß weist die Schnecke 2 bzw. die Spule 3 eine Schneckenkontur 5 bzw. eine Spulenkontur 6 auf. Die Schneckenkontur 5 ist dabei zwischen einer äuBeren Einhüllenden 7 der Schnecke und einer inneren Einhüllenden 8 der Schnecke und die Spulenkontur 6 zwischen einer äußeren Einhüllenden 9 der Spule und einer inneren Einhüllenden 10 der Spule ausgebildet. Die Einhüllenden 7,8,9,10 sind kreisförmig ausgebildet.

[0034] Erfindungsgemäß sind die Bereiche größter Krümmung 11 der Spulenkontur an bzw. näher an der äußeren Einhüllenden 9 der Spule als an der inneren Einhüllenden 10 der Spule angeordnet. Dabei ist die Spule 3 in den Bereichen größter Krümmung 11 - von Innen gesehen konkav. Ebenso erfindungsgemäß sind die Bereiche größter Krümmung 12 der Schneckenkontur an bzw. näher an der äußeren Einhüllenden 7 der Schnecke als an der inneren Einhüllenden 8 der Schnecke angeordnet. Die Schnecke ist in den Bereichen größter Krümmung 12 - von Außen gesehen - konvex. Zwischen der Schnecke 2 und der Spule 3 ist ein Spalt ausgebildet, wobei der Spalt eine - aus der Rotation der Schnecke 2 resultierte - über den Umfang veränderliche Spalthöhe aufweist. Erfindungsgemäß ist der minimale Spalt, d.h. die minimale Spalthöhe zwischen Spule 3 und Schnecke 2, dann gegeben, wenn der Bereich größter Krümmung 12 der Schneckenkontur auf einen Bereich der Spule 13 mit geringerer Krümmung trifft, d.h. zwischen die zwei Bereichen größter Krümmung 11 der Spulenkontur. So wird sichergestellt, dass der Faserstoff

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trotz der minimalen Spalthöhe nicht schneidend behandelt wird.

[0035] Fig. 4 zeigt eine Schnecke der erfindungsgemäßen Anordnung. Die Oberfläche der Schnecke 2 wurde durch eine Verdrehung der Schneckenkontur 5 um die Rotationsachse 4 bei gleichzeitiger Verschiebung entlang der Rotationsachse 4 gebildet. In Fig. 4 ist dies insbesondere als Verdrehung und Verschiebung der Bereiche größter Krümmung 12 der Schneckenkontur, bzw. der zweiten Abschnitte 14, dargestellt. Ebenso ist der so zur Rotationsachse 4 gebildete Drallwinkel 16 dargestellt.

[0036] Fig. 5 zeigt eine Kompressionsschnecke 17, wobei mehr als nur eine erfindungsgemäße Anordnung 1 an die Kompressionsschnecke 17 angeschlossen ist. Genaugenommen ist in Fig 5 nur die Schnecke der Kompressionsschnecke 17 und die Schnecke 2 der Anordnung 1 dargestellt. Insbesondere ist eine erste Schnecke 2 einer ersten erfindungsgemäßen Anordnung 1 zwischen zwei Schnecken der Kompressionsschnecke angeordnet. Weiter ist eine zweite Schnecke 2 einer zweiten erfindungsgemäßen Anordnung 1 am Auslass der Kompressionsschnecke 17 angeordnet. Die in Fig. 5 links dargestellte erste Schnecke 2 der ersten erfindungsgemäßen Anordnung 1 ist zylindrisch um die Rotationsachse 4 ausgebildet, wohingegen die in Fig. 5 rechts dargestellte zweite Schnecke 2 der zweiten erfindungsgemäßen Anordnung 1 konisch um die Rotationsachse 4 ausgebildet ist. Die in Fig. 5 dargestellte Schnecke 2 ist insbesondere für eine beidseitige Lagerung in einer Kompressionsschnecke 17 ausgebildet, wobei Lager im Bereich des Einlasses und im Bereich des Auslasses angeordnet sind.

[0037] Die vorliegende Erfindung bietet zahlreiche Vorteile. Der mit einer erfindungsgemäßen Anordnung behandelte Faserstoff erlaubt eine verbesserte, schnellere und somit effektivere Aufnahme einer Flüssigkeit, von Chemikalien etc. Die Flüssigkeit bzw. Chemikalien können beispielsweise im Bereich der Spule oder in einer nachfolgenden Vorrichtung zugesetzt werden. Weiter ist in nachfolgenden Prozessschritten - z.B. in einem Kocher, Refiner, etc. - die weitere Aufbereitung der vereinzelt vorliegenden Faser bei geringerem Energieaufwand möglich. Genereil wird eine verbesserte Delaminierung des Faserstoffes, bzw. eine besonders schonende Vereinzelung der Fasern, ermöglicht, und insbesondere eine schneidende Behandlung des Faserstoffes vermieden.

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BEZUGSZEICHEN

1 Anordnung zur Delaminierung

2 Schnecke

3 Spule

4 Rotationsachse

5 Schneckenkontur

6 Spulenkontur

7 äußere Einhüllenden der Schnecke

8 innere Einhüllenden der Schnecke

9 äußere Einhüllenden der Spule

10 innere Einhüllenden der Spule

11 Bereiche größter Krümmung der Spulenkontur 12 Bereiche größter Krümmung der Schneckenkontur 13 Erster Abschnitt

14 Zweiter Abschnitt

15 Öffnungswinkel

16 Drallwinkel

17 Kompressionsschnecke

Claims (15)

A ‚hes AT 528 287 B1 2025-12-15 Ss N Patentansprüche

1. Kompressionsschnecke (17), insbesondere Mazerationsschnecke oder Stopfschnecke, umfassend eine Schnecke der Kompressionsschnecke (17) und eine Anordnung (1) zur Delaminierung eines insbesondere lignozellulosen Faserstoffes, die Anordnung (1) umfassend eine Schnecke (2) und eine Spule (3), wobei die Schnecke (2) mit der Schnecke der Kompressionsschnecke verbunden ist und die Schnecke (2) relativ zu der Spule (3) um eine Rotationsachse (4) rotierbar ist, die Schnecke (2) bzw. die Spule (3) in einer Ebene normal zur Rotationsachse (4) eine Schneckenkontur (5) bzw. eine Spulenkontur (6) aufweist, wobei die Schneckenkontur (5) zwischen einer äußeren Einhüllenden (7) der Schnecke und einer inneren Einhüllenden (8) der Schnecke und die Spulenkontur (6) zwischen einer äußeren Einhüllenden (9) der Spule und einer inneren Einhüllenden (10) der Spule ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche größter Krümmung (11) der Spulenkontur an bzw. näher an der äußeren Einhüllenden (9) der Spule als an der inneren Einhüllenden (10) der Spule angeordnet sind, und die Bereiche größter Krümmung (12) der Schneckenkontur an bzw. näher an der äußeren Einhüllenden (7) der Schnecke als an der inneren Einhüllenden (8) der Schnecke angeordnet sind.

2. Anordnung (1) nach Anspruch 1, wobei die Schneckenkontur (5) und/oder die Spulenkontur (6) als Zykloide, insbesondere als Hypozykloide oder als Hypotrochoide, ausgebildet sind.

3. Anordnung (1) nach Anspruch 1, wobei die Schneckenkontur (5) und/oder die Spulenkontur (6) als Polygon ausgebildet sind.

4. Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Schneckenkontur (5) bzw. die Spulenkontur (6) jeweils erste Abschnitte (13) und zweite Abschnitte (14) umfassen, die jeweils ersten Abschnitte (13) die innere Einhüllende (8) der Schnecke bzw. die innere Einhüllende (10) der Spule tangieren bzw. berühren, und die jeweils zweiten Abschnitte (14) die äußere Einhüllende (7) der Schnecke bzw. die äußere Einhüllende (9) der Spule tangieren bzw. berühren, wobei die zweiten Abschnitte (14) die Bereiche (11,12) größter Krümmung umfassen.

5. Anordnung (1) nach Anspruch 4, wobei die Schneckenkontur (5) bzw. die Spulenkontur (6) aus den ersten Abschnitten (13) und den zweiten Abschnitten (14) gebildet ist, und die Anzahl der ersten Abschnitte (13) bzw. der zweiten Abschnitte (14) die jeweilige Ordnung der Schneckenkontur (5) bzw. Ordnung der Spulenkontur (6) bestimmt.

6. Anordnung (1) nach Anspruch 5, wobei die Ordnung der Schneckenkontur (5) bzw. Ordnung der Spulenkontur (6) kleiner 20, bevorzugt kleiner 13 ist.

7. Anordnung (1) nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Ordnung der Schneckenkontur (5) unterschiedlich zur Ordnung der Spulenkontur (6) ist, wobei bevorzugt die Ordnung der Schneckenkontur (5) kleiner als die Ordnung der Spulenkontur (6) ist.

8. Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Spule (3) und die Schnecke (2) zylindrisch um die Rotationsachse (4) ausgebildet sind.

9. Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Spule (3) und die Schnecke (2) konisch um die Rotationsachse (4) ausgebildet sind, wobei der Öffnungswinkel (15) des Konus bevorzugt kleiner gleich 90° und besonders bevorzugt kleiner gleich 30° ist.

10. Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Oberfläche der Schnecke (2) und / oder die innere Oberfläche der Spule (3) durch eine Verdrehung der Schneckenkontur (5) bzw. Verdrehung der Spulenkontur (6) um die Rotationsachse (4) bei gleichzeitiger Verschiebung entlang der Rotationsachse (4) gebildet ist, wobei zur Rotationsachse (4) ein jeweiliger Drallwinkel (16) von bevorzugt kleiner gleich 30° ausgebildet ist.

11. Anordnung (1) nach Anspruch 10, wobei die Verdrehung der Schneckenkontur (5) der Verdrehung der Spulenkontur (6) entgegengesetzt ist.

12. Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Schnecke (2) und die Spule (3) in Richtung der Rotationsachse (4) relativ zueinander bewegbar sind.

13. Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die jeweiligen Einhüllenden (7,8,9,10) kreisförmig ausgebildet sind, und einen jeweiligen Durchmesser aufweisen, wobei der Durchmesser der inneren Einhüllenden (8) der Schnecke bevorzugt zwischen 100 mm und 950 mm beträgt, und der Durchmesser der äußeren Einhüllenden (9) der Spule bevorzugt zwischen 130 mm und 1000 mm beträgt.

14. Anordnung (1) nach Anspruch 13, wobei eine erste Differenz aus dem Durchmesser der äußeren Einhüllenden (9) der Spule abzüglich dem Durchmesser der inneren Einhüllenden (8) der Schnecke gebildet ist, eine zweite Differenz aus dem Durchmesser der inneren Einhüllenden (10) der Spule abzüglich dem Durchmesser der äußeren Einhüllenden (7) der Schnecke gebildet ist, wobei der Quotient der ersten Differenz und der zweiten Differenz eine Knetwirkung bezeichnet, und die Knetwirkung in einem Bereich von größer 1 bis 5 liegt.

15. Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei sowohl die Schnecke (2) als auch die Spule (3) relativ zu der Rotationsachse (4) rotierbar sind und wobei die Spule (3) insbesondere entgegengesetzt zu der Schnecke (2) rotierbar ist.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen