DE10105281A1 - Vorrichtung zur Dispergierung eines Papierfaserstoffes - Google Patents

Abstract

Die Vorrichtung dient der Dispergierung von Papierfaserstoff, welcher mit Hilfe einer Schneckenpresse (1) auf die notwendige Konsistenz entwässert wurde. Der hochkonsistente Faserstoff (S) gelangt daraufhin in einen Disperger (2) mit einem Stator (4) und einem Rotor (5), welche zusammen die Dispergergarnitur (3) bilden. Die Zuführung des hochkonsistenten Faserstoffes (S) in die Dispergergarnitur (3) erfolgt erfindungsgemäß mit Hilfe eines sich konisch verjüngenden Verbindungsteiles (9), in dem sich ein kegelstumpfförmiges Endstück (8) befindet. Dadurch wird die Zuführung des Faserstoffs (S) in den Disperger besonders gleichmäßig.

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 eingesetzt, 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 Faserstoff verwendet, der einen Trockengehalt zwischen 15 und 35% aufweist und auf eine Temperatur gebracht worden ist, die weit über der Umgebungstemperatur liegt. Sinnvoll ist es, die Aufheizung dann vorzunehmen, wenn der Faserstoff bereits seine zur Dispergierung erforderliche Konsistenz hat. Bei dem dazu durchgeführten Eindickprozess wird ein beträchtlicher Teil des vorher noch im Faserstoff vorhandenen Wassers abgedrückt, wodurch erstens seine Viskosität bei der Dispergierung wesentlich ansteigt und zweitens weniger Wasser mit erwärmt werden muss. Eine besonders wirtschaftliche Maschine für die Eindickung ist die Schneckenpresse.

Bei einer Schneckenpresse wird die Faserstoffsuspension zwischen einer Förderschnecke und einem diese umgebenden gelochten Mantel ausgepresst, wobei das Wasser durch die Löcher des Mantels austritt. Der dabei entstehende Pressling oder Pfropfen wird aus der Schnecke ausgedrückt und zerbricht in Teilstücke. Diese lassen sich auch nur in einer relativ langen Aufheizzeit auf die gewünschte Temperatur bringen. Eine weitere Zerkleinerung kann z. B. in einer Zerreißschnecke oder einem System mit gegenläufigen Rotoren erfolgen, was aber aufwendig ist.

Aus der DE 197 12 653 A1 ist eine Dispergiervorrichtung bekannt, in die der aus einer Schneckenpresse stammende Pfropfen direkt eingespeist wird. Dabei wird er in einem Zerkleinerungswerkzeug mit Schabern oder Messern zerrieben, die sich im Dispergerzulauf befinden.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der es gelingt, den aus der Schneckenpresse kommenden hochkonsistenten Pfropfen so der Dispergierung zuzuführen, dass eine besonders gleichmäßige Dispergierung bei hoher Betriebssicherheit gewährleistet ist.

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

Mit Hilfe der neuen Vorrichtung ist es möglich, mit geringem Aufwand einen ausreichend feinen Krümelstoff herzustellen, der sich entsprechend schnell aufheizen lässt und zu diesem Zweck den Pfropfen in eine Form zu bringen, in der er leicht zerrieben werden kann. Von besonderem Vorteil ist auch, dass der Pfropfen gleichmäßig, d. h. mit konstantem Querschnitt und mit konstanter Geschwindigkeit in den Disperger eindringt. Durch das kegel- oder kegelstumpfförmige Endstück wird ein zunächst ringförmiger Pfropfen erzeugt. Dieser fließt sehr gleichmäßig und ist, wenn er am Zerkleinerungswerkzeug angelangt ist, außen stark verdichtet, was der optimalen Zerreibung dient.

Der Stoff wird von der, in Flussrichtung gesehen, ersten Zerkleinerungsstufe des Dispergers erfasst, zerkleinert und verwirbelt, wobei die feinen Faserkrümel entstehen. Durch Einspeisen von Dampf in die der ersten Zerkleinerungsstufe stromab folgenden Aufheizzone wird der Stoff dann auf die notwendige Temperatur aufgeheizt, wobei infolge der vorangegangenen intensiven Zerkleinerung eine relativ kurze Aufheizzeit ausreicht. Die eigentliche Dispergierung, d. h. Veränderung der Stoffeigenschaften erfolgt in der Dispergierzone, die sich der Aufheizzone stromabwärts anschließt.

In speziellen Ausführungsformen kann die Menge des in und durch den Disperger geführten Stoffstromes auch gesteuert oder geregelt werden.

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

Fig. 1 eine erfindungsgemäß ausgestaltete Vorrichtung;

Fig. 2 eine weitere geeignete Vorrichtung.

Fig. 1 zeigt ein Beispiel für eine erfindungsgemäße Vorrichtung. Der hochkonsistente Papierfaserstoff S wird als Pfropfen, aus der Schneckenpresse 1 kommend, direkt in den zentralen Bereich der Dispergergarnitur 3 gedrückt. Dabei gelangt er durch ein sich konisch verjüngendes Verbindungsteil 9, welches die Schneckenpresse 1 mit dem Disperger 2 verbindet. Die Schneckenwelle 7 der Schneckenpresse 1 hat an ihrem stromabwärtigen Ende ein mitrotierendes, kegelstumpfförmiges Endstück 8, das hier bis in den Disperger hineinreicht. Zwischen dem Endstück 8 und der Innenwand des Verbindungsteiles 9 bildet sich ein ringförmiger Strömungsquerschnitt für den hochkonsistenten Faserstoff S. Mit Vorteil liegen Schneckenwelle 7, Endstück 8 und Verbindungsteil 9 konzentrisch auf derselben Mittellinie wie der Rotor 5 des Dispergers. Der aus dem Faserstoff S gebildete Pfropfen ist symmetrisch und kann dem Disperger gleichmäßig zufließen. Die austragsseitige Lagerung 20 zentriert die Schneckenwelle 7 und wird durch abgerundete Speichen 21, von denen nur eine gezeichnet ist, gehalten. Es ist auch möglich, dass der Propfen diese Lagerung ersetzt, also dessen zentrierende Funktion übernimmt. Dann ist eine fliegende Lagerung an der - nicht gezeichneten - Zufuhrseite der Schneckenpresse 1 möglich (s. Fig. 2). Die fliegende Lagerung der Schneckenwelle 7 kann in speziellen Fällen auch pendelnd sein, so dass sie keine Biegemomente, sondern nur Kräfte aufnimmt.

Die Dispergergarnitur mit einem Stator 4 und einem Rotor 5 wird also radial innen beschickt. Im Zentrum des Rotors 5 ist ein mitrotierendes Zerkleinerungswerkzeug 6 angebracht, welches hier aus flügel- oder kreuzförmigen Zerkleinerungsleisten besteht. Der nicht gezeigte Pfropfen wird abgeschält oder abgeraspelt und dadurch in feine Krümel zerteilt. Primäre Statorzähne 12 bremsen den Stoff ab und zerteilen ihn weiter, bevor er in den sich radial anschließenden Dampfraum 11 gelangt. Vorteilhaft ist eine Zerkleinerung bis auf Stippengröße, um die Aufheizzeit niedrig zu halten.

Der Dampfraum 11 ist im wesentlichen ringförmig und enthält keine der mechanischen Dispergierung dienenden Zähne. Diese Funktion hat erst die sich radial weiter außen dem Dampfraum 11 anschließende Dispergierzone. Dort sind dann hohe Umfangsgeschwindigkeiten der Dispergierzähne möglich und vorteilhaft, während die radial weiter innen liegenden Zerkleinerungsleisten langsamer sind und daher den ankommenden Pfropfen schonend zerkleinern. Bekanntlich wird Dispergierung dadurch bewirkt, dass Zähne mit relativ hoher Geschwindigkeit relativ dicht aneinander vorbeibewegt werden und der dazwischen sich befindliche Faserstoff starken Scherkräften unterworfen wird. Heizdampf wird durch die Dampfrohre 14 zugegeben und mit dem Faserstoff in Berührung gebracht. Dieser wird im Dampfraum 11 verwirbelt oder wenigstens aufgelockert gehalten, so dass er gut vom Dampf durchdrungen werden kann. Die Aufheizung wird im wesentlichen durch Kondensation des Dampfes erreicht, d. h. Dampf wird ständig nachgespeist. Die Nachspeisung verbessert die Wirbelung und die Auflockerung der Faserstoffkrümel. Die Größe des Dampfraumes 11 muss selbstverständlich so festgelegt werden, dass der darin befindliche Krümelstoff die zur Erwärmung erforderliche Verweilzeit hat. Größenordnungsmäßig werden etwa 0,1 bis 2 Sekunden Verweilzeit benötigt; diese Zeit hängt unter anderem von der Stoffdichte, der Ausgangstemperatur, der Feinheit des Krümelstoffes und der gewünschten Dispergierungs-Temperatur ab. Nach der Dispergierung fällt der dispergierte Faserstoff S' nach unten durch den Auslass 15 heraus.

Durch den aus der Schneckenpresse 1 kommenden Pfropfen und den Stoff in der Dispergierzone ist der dazwischen liegende Dampfraum 11 leicht gegen die Außenwelt abzudichten.

Fig. 1 zeigt auch, dass die Zähne der Zahnreihen mit schrägen Flanken versehen sind.

Wenn die axiale Position von Stator 4 und Rotor 5 relativ zueinander geändert wird (Doppelpfeil 15), ändert sich dadurch auch der Spalt zwischen den Rotor- und Statorflanken. Dadurch lässt sich in an sich bekannter Weise die Leistung des Dispergers steuern.

Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Zähne der Zahnreihen mit Flanken versehen, die keine Schräge gegenüber der Axialrichtung aufweisen. In einem solchen Fall hat die Änderung der Axialposition von Rotor und Stator nur wenig Einfluss auf die Dispergerleistung. Die Steuerung des Durchflusses durch den Disperger kann aber, wie hier angedeutet, durch einen mit Öffnungen versehenen Drosselring 18 gesteuert werden, der über eine Verstellvorrichtung 19 in die entsprechende Position gebracht oder verdreht werden kann. Ein solcher Drosselring ist z. B. aus der DE 195 23 704 A1 bekannt.

Die Fig. 2 zeigt ein schraubwendelförmiges Zerkleinerungswerkzeug 6', welches den ankommenden Pfropfen axial in die Dispergergarnitur hineinfördert. Dabei kann der Stoff sehr wirksam zerrieben und verteilt werden. Die rohrförmige Form des Pfropfens ist dann besonders vorteilhaft.

Weiterhin zeigt diese Darstellung, dass an der Innenwand des Verbindungsteiles 9 leistenartige Vorsprünge 20 angebracht sein können, die durch ihre Axialerstreckung das Umlaufen des Pfropfens verhindern, da sie einen Gegenhalt bilden. Dann ist die Zerkleinerung des komprimierten Faserstoffes noch leichter möglich. Sie können auch eine gewisse Schräge zur Axialrichtung haben.

Selbstverständlich können Zerkleinerungswerkzeuge 6' und/oder Vorsprünge 20 auch bei der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung verwendet werden.

Claims (17)

1. Vorrichtung zur Dispergierung von Papierfaserstoff

• 1. 1.1 mit einer Schneckenpresse (1) zur Entwässerung des Papierfaserstoffes zu einem hochkonsistenten Faserstoff (S) sowie
• 2. 1.2 mit einem Disperger (2), der eine Dispergergarnitur (3) aufweist, die mindestens einen stillstehenden Stator (4) und mindestens einen rotierbaren Rotor (5) umfasst,
• 3. 1.3 wobei der Rotor (5) ein Zerkleinerungswerkzeug (6) enthält, welches sich in der Nähe der Einlassöffnung für den zu dispergierenden, hochkonsistenten Faserstoff (S) befindet,

dadurch gekennzeichnet,

• 1. 1.4 dass die Schneckenwelle (7) der Schneckenpresse (1) ein stromabwärtiges kegel- oder kegelstumpfförmiges Endstück (8) aufweist, welches über den Entwässerungsbereich der Schneckenpresse (1) axial hinausreicht, und
• 2. 1.5 dass die Schneckenpresse (1) mit dem Disperger (2) durch ein sich konisch verjüngendes Verbindungsteil (9) verbunden ist, dessen Innenwand so gestaltet ist, dass zwischen dieser und dem Endstück (8) ein in Strömungsrichtung zumindest gleichbleibender Strömungsquerschnitt für den hochkonsistenten Faserstoff (S) frei bleibt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich stromabwärts zum Zerkleinerungswerkzeug (6) ein ringförmiger Dampfraum (11) anschließt, der der Aufheizung des in der Zerkleinerungszone gebildeten feinen Krümelstoffes dient und dass radial weiter außen die Dispergierzone folgt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Dampfraum (11) stromaufwärts durch eine primäre Zahnreihe des Stators (4) begrenzt wird, wobei die dazugehörigen primären Statorzähne (12) bis auf einen Spalt von höchstens 3 mm an den Rotor (5) heranreichen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Zerkleinerungswerkzeug (6) mit Schabern oder Messern versehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Zerkleinerungswerkzeug (6) mit einer axial fördernden Wendel versehen ist.

6. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der kleinste Abstand der relativ zueinander bewegbaren Zahnreihen in Betriebsstellung höchstens 15 mm beträgt.

7. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dampfraum (11) stromabwärts durch eine primäre Zahnreihe des Rotors (5) begrenzt wird, wobei die dazugehörigen primären Rotorzähne (13) bis auf einen Spalt von höchstens 3 mm an den Stator heranreichen.

8. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Rotor (5) und Stator (4) jeweils mehrere ineinander greifende Zahnreihen enthalten, die in einem Abstand zueinander stehen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnreihen axial ineinander greifen.

10. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Axialposition von Stator (4) und Rotor (5) relativ zueinander verstellbar ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne eines Teils der Zahnreihen schräge Flanken (16) aufweisen, derart, dass sich die zwischen Rotor- und Statorflanken freibleibenden Spalten durch Verändern der Axialposition einstellen lassen.

12. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwand des Verbindungsteiles (9) mit leistenartigen Vorsprüngen (20) versehen ist, die die Umfangsbewegung des Stoffes abbremsen.

13. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneckenwelle (7) der Schneckenpresse (1) an der Zuführseite fliegend gelagert ist.

14. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das kegelstumpfförmige Endstück (8) mit der Schneckenwelle (7) mitrotiert.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerung der Schneckenwelle (7) keine Biegemomente überträgt.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das kegelstumpfförmige Endstück (8) nicht mitrotiert.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das kegelstumpfförmige Endstück (8) eine Lagerung für die Schneckenwelle (7) enthält.