DE10102449C1 - Vorrichtung zur Heiß-Dispergierung eines Papierfaserstoffes - Google Patents

Abstract

Die Vorrichtung dient zum Heiß-Dispergieren von hochkonsistentem Papierfaserstoff (S), insbesondere wenn dieser aus Altpapier hergestellt ist. Sowohl Erhitzen als auch Dispergieren des Papierfaserstoffes (S) findet in demselben erfindungsgemäßen Disperger statt. Um die Aufheizung des Papierfaserstoffes (S) zu verbessern, weist der Disperger eine rotierbare ringförmige Schleuder-Zahnreihe (3) auf, die nicht Teil des Dispergerrotors ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Dispergierung von Papierfaserstoff gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Vorrichtungen der o. g. Art werden z. B. zur Qualitätsverbesserung von Faserstoff benötigt, der aus Altpapier gewonnen wurde. Es ist bekannt, dass Papierfaserstoff durch Dispergieren homogenisiert und dadurch wesentlich verbessert werden kann. Dabei wird in vielen Fällen ein faseriger Krümelstoff verarbeitet, der einen Trockengehalt zwischen 15 und 35% aufweist und auf eine Temperatur gebracht worden ist, die weit über der Umgebungstemperatur liegt. Die hierzu erforderliche Erwärmung kann, wie die DE 197 12 653 A1 zeigt, durch direkte Zugabe von Wasserdampf zwischen die Dispergergarnituren erfolgen. Der Vorteil dieser bereits bekannten Maßnahme liegt darin, dass Zerkleinerung, Aufheizung und Dispergierung des Krümelstoffes in einer einzigen Vorrichtung erfolgen kann. Probleme können aber entstehen, wenn der Krümelstoff für eine schnelle Aufheizung auch in der Garnitur nicht fein genug ist.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, mit dem es gelingt, die Aufheizzeiten weiter zu verkürzen und/oder die Stofftemperatur weiter anzuheben.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmale vollständig gelöst.

Mit Hilfe des Verfahrens ist es möglich, den Krümelstoff in der Garnitur noch stärker zu zerkleinern, so dass er sich schnell aufheizen lässt.

Der hochkonsistente Papierfaserstoff kann entweder als komprimierter Pfropfen oder in Form eines lockeren, lediglich vorzerkleinerten Hochkonsistenzstoffes direkt in die Garnitur des Dispergers eingegeben werden. In beiden Fällen wird der Stoff dann von der, in Flußrichtung gesehen, ersten Zerkleinerungsstufe des Disperger-Rotors erfasst und radial nach außen geschleudert, wobei feine Faserkrümel entstehen.

Erfindungsgemäß trifft er dann auf einen rotierenden Schleuder-Zahnkranz, der zwar rotiert, aber nicht Teil des Dispergerrotors ist. Dieser Schleuder-Zahnkranz grenzt den Dampfraum radial nach innen ab, seine Zahn-Zwischenräume sind also bei Betrieb des Dispergers großenteils mit Stoff gefüllt. Nach Eintritt des Stoffes in den Dampfraum wird er durch Einspeisen von Dampf auf die notwendige Temperatur aufgeheizt, wobei infolge der vorangegangenen intensiven Zerkleinerung eine kurze Aufheizzeit ausreicht. Eine unerwünschte Kompaktierung des Faserstoffes zwischen stillstehenden Kanälen wird vermieden. Die eigentliche Dispergierung, d. h. Veränderung der Stoffeigenschaften erfolgt in der Dispergierzone, die sich an den Dampfraum stromabwärts anschließt.

Die Erfindung und ihre Vorteile werden erläutert an Hand von Zeichnungen. Dabei zeigen:

Fig. 1 Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Disperger;

Fig. 2 schematische Darstellung einer Dispergergarnitur in Aufsicht.

Die Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäß ausgerüsteten Disperger. Der hochkonsistente Papierfaserstoff S wird hier in mehr oder weniger lockerer Form eingetragen. Ein solcher vorzerkleinerter Stoff fällt z. B. an, wenn die Eindickung auf einer Siebpresse erfolgt ist, aus der bekanntlich der eingedickte Papierfaserstoff als feuchte Bahn herausläuft. Nach anschließender Zerstückelung dieser feuchten Bahn, z. B. in einer - hier nicht gezeigten - Zerreißschnecke, wird der Stoff dann vorzerkleinert. Vor dem Eintritt in den Disperger wird er von einer Zuführschnecke 10 erfasst und unmittelbar in den zentralen Einlauf des Dispergers geführt.

Im Zentrum des Rotors 4 ist ein Zerkleinerungselement 5 angebracht, welches z. B. flügel- oder kreuzförmige Zerkleinerungsleisten 6 trägt. Es schließen sich radial die Zähne der Schleuder-Zahnreihe 3 an. Der Stoff wird von den Zerkleinerungsleisten 6 zwischen diese Zähne gedrückt und tritt dann aus deren Zwischenräumen wieder aus, ohne zu sehr komprimiert worden zu sein. Vorteilhaft ist eine Zerkleinerung bis auf Stippengröße, um die Aufheizzeit im Dampfraum 8 niedrig zu halten.

Der Dampfraum 8 ist im wesentlichen ringförmig und enthält keine der mechanischen Dispergierung dienenden Zähne. Über Dampfrohre 11 wird Heizdampf ST in den Dampfraum 8 zugegeben und mit dem Faserstoff in Berührung gebracht. Dieser wird im Dampfraum 8 verwirbelt oder wenigstens so weit aufgelockert gehalten, so dass er gut vom Dampf durchdrungen werden kann. Die Aufheizung erfolgt im Wesentlichen durch Kondensation des Dampfes, d. h. Dampf wird ständig nachgespeist. Die Nachspeisung verbessert die Wirbelung und die Auflockerung der feinen Faserstoffkrümel.

Bekanntlich wird Dispergierung dadurch bewirkt, dass Zähne mit relativ hoher Geschwindigkeit relativ dicht aneinander vorbeibewegt werden und der dazwischen sich befindliche Faserstoff starken Scherkräften ausgesetzt wird. Diese Funktion hat die sich dem Dampfraum 8 radial weiter außen anschließende Dispergierzone 9. In ihr sind hier drei kreisförmig angeordnete zum Rotor 4 gehörende Zahnreihen angedeutet sowie drei, die zum Stator 2 gehören. Die Zahnreihen greifen axial ineinander, ohne sich zu berühren. Die radial ersten Zähne 14 der Dispergierzone 9 sind Teile des Rotors und die radial äußersten Zähne 15 Teile des Stators 2.

In der Dispergierzone 9 sind hohe Umfangsgeschwindigkeiten der Dispergierzähne möglich und vorteilhaft, während die radial weiter innen liegenden Zerkleinerungsleisten 6 langsamer sind und daher den ankommenden Krümelstoff schonend zerkleinern. Nach der Dispergierung fällt der dispergierte Faserstoff aus dem Gehäuse 7 heraus.

Insgesamt betrachtet, ergibt sich bei diesem Disperger eine hohe Wirkung auf kleinstem Raum, weshalb sehr kompakte Vorrichtungen möglich sind. Die Größe des Dampfraumes 8 muss selbstverständlich so festgelegt werden, dass der darin befindliche Krümelstoff die zur Erwärmung erforderliche Verweilzeit hat. Größenordnungsmäßig werden oft etwa 1 bis 2 Sekunden Verweilzeit benötigt; diese Zeit hängt von der gewünschten Temperatur und von der Feinheit des Krümelstoffes ab.

Der Träger 1 der Schleuder-Zahnreihe 3 kann, wie hier angedeutet ist, außen auf dem Gehäuse der Zuführschnecke 10 gelagert sein. Antreibbar ist er z. B. mit Riemen oder über einen Zahnkranz 12. Der Antrieb kann aber auch durch Ankuppeln an die rotierbare Zuführschnecke 10 erfolgen. In diesem Fall könnte der Träger auch zur zweiten Lagerung der Zuführschnecke dienen. Diese Lösung wird hier nicht ausdrücklich gezeigt.

Die Fig. 2 zeigt die Aufsicht auf den erfindungsgemäßen Disperger, wobei nur ein Teil der Dispergierzähne dargestellt ist. Man erkennt, dass diese Dispergergarnitur drei Zahnreihen hat, die zum Rotor 4 gehören und drei die Teil des Stators 2 sind. Wie bereits erwähnt, sind die radial ersten Zähne 14 der Dispergierzone 9 Teile des Rotors 4 und die radial äußersten Zähne 15 Teile des Stators 2. Solche Dispergergarnituren sind an sich bekannt und sind hier auch nicht streng maßstäblich gezeichnet. Wichtig ist, dass die Zähne mit einem gewissen Abstand aneinander vorbei bewegt werden, der etwa zwischen 0,2 und 3 mm liegt. Ein Schnitt der Papierfasern ist also, anders als z. B. bei Mahlrefinern, hiermit nicht beabsichtigt und auch kaum möglich. Radial innerhalb der Dispergierzone 9 befindet sich der Dampfraum 8. Dieser weist Dampfzufuhröffnungen 13 auf, die - wie die Fig. 1 zeigt - mit den Dampfrohren 11 in Verbindung stehen. Radial innerhalb des Dampfraums 8 ist ein Teil der Schleuder-Zahnhreihe 3 gezeichnet. Mit Vorteil wird diese Schleuder-Zahnreihe 3 in einer Drehrichtung bewegt, die entgegengesetzt der des Rotors ist. Im Zentrum des Rotors befindet sich das Zerkleinerungselement 5 mit flügelförmigen Zerkleinerungsleisten 6. Das Zerkleinerungselement 5 ist üblicherweise ein Teil des Rotors.

Claims (8)

1. Disperger zur Heiß-Dispergierung eines hochkonsistenten Papierfaserstoffes (S) mit einer Dispergergarnitur,
welche mindestens einen stillstehenden Stator (2) und mindestens einen rotierbaren Rotor (4) umfasst und mehrere ringförmige konzentrische Zahnreihen aufweist,
in der in einer Dispergierzone (9) mehrere Zahnreihen in einem Abstand relativ zueinander bewegbar sind,
wobei der Rotor (4) ein zentrales Zerkleinerungselement (5) enthält, welches sich in der Nähe der Einlassöffnung für den zu dispergierenden, hochkonsistenten Faserstoff (S) befindet und dem
radial weiter außen liegend ein ringförmiger Dampfraum (8) folgt, in den Zuleitungen für ein gasförmiges Heizmittel, vorzugsweise Wasserdampf, münden zur Aufheizung des in der Zerkleinerungszone gebildeten feinen Krümelstoffes und dem
wiederum radial weiter außen liegend die Dispergierzone (9) folgt,
wobei sich zwischen dem zentralen Zerkleinerungselement (5) und dem ringförmigen Dampfraum (8) eine ringförmige Schleuder-Zahnreihe (3) befindet,
dadurch gekennzeichnet,
dass die ringförmige Schleuder-Zahnreihe (3) mit einer anderen Drehzahl und/oder anderen Drehrichtung rotierbar ist als der Rotor (4).

2. Disperger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleuder-Zahnreihe (3) und der Rotor (4) in entgegengesetzter Drehrichtung rotierbar sind.

3. Disperger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die radial ersten Zähne (14) der Dispergierzone (9) zum Rotor (4) gehören.

4. Disperger nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich radial innerhalb des Dampfraumes (8) keine stillstehenden Zahnreihen befinden.

5. Disperger nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine rotierbare Zuführschnecke (10) vorhanden ist, mit der der hochkonsistente Papierfaserstoff (S) zum zentralen Zerkleinerungselement (5) gefördert werden kann.

6. Disperger nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleuder-Zahnreihe (3) auf einen rotierend antreibbaren Träger (1) montiert ist.

7. Disperger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (1) auf einem stillstehenden Maschinenteil drehbar gelagert ist.

8. Disperger nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (1) mit der Zuführschnecke (10) verbunden ist.