-
Technisches Gebiet
-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Rotorelement und einen Rotor für eine Siebvorrichtung. Das Rotorelement und der Rotor der vorliegenden Erfindung sind besonders zum Gebrauch in Verbindung mit Siebvorrichtungen der Zellstoff- und Papierindustrie geeignet.
-
Technischer Hintergrund
-
Die heutzutage in der Zellstoff- und Papierindustrie benutzte Siebvorrichtung ist nahezu ohne Ausnahme eine druckbeaufschlagte Siebvorrichtung, d. h. ein sogenanntes Drucksieb, in das die Pulpe, die gesiebt werden soll, in einem druckbeaufschlagten Zustand eingeleitet wird. Die gängigsten Drucksiebe umfassen einen ortsfesten Siebzylinder und einen Drehrotor in Zusammenwirkung damit. Der Zweck des Siebzylinders ist, die frische Pulpe oder Fasersuspension, die in den Siebbereich eintritt, in dem der Rotor dreht, in einen annehmbaren Faseranteil, Annahme genannt, und einen abzusondernden Faseranteil, Absonderung genannt, aufzuteilen. Der Siebzylinder und natürlich auch der Rotor befinden sich innerhalb eines Siebgehäuses mit Leitungen sowohl für die frische Fasersuspension, die Annahme, als auch für die Absonderung. Normalerweise befindet sich die Einlassleitung oder der Einlass an einem Ende des Siebgehäuses, während sich der Absonderungsauslass am gegenüberliegenden Ende des Siebgehäuses befindet. Der Annahmeauslass steht mit dem Annahmebereich in Verbindung, der auf der gegenüberliegenden Seite des Siebzylinders bezüglich des Siebbereichs angeordnet ist. Der Zweck des Rotors ist, Turbulenz und positive und negative Druckimpulse in der Fasersuspension, die gesiebt werden soll, zu schaffen, um zu gewährleisten, dass die Öffnungen im Siebzylinder nicht mit Pulpe und Abfall verstopft werden. Dieser Zweck wird durch Versehen des Rotors mit spezifischen Turbulenz- oder Rotorelementen erfüllt.
-
An dieser Stelle versteht es sich, dass Siebvorrichtungen, deren Siebzylinder dreht, und bei denen das Mittel, das Turbulenz und Druckimpulse schafft, ortsfest ist, ebenfalls bekannt sind, jedoch seltener benutzt werden. Mit dem Wort „Rotor“ ist beabsichtigt, diese Art turbulenzschaffenden Mittel ebenfalls abzudecken, da man sagen kann, dass sie bezüglich des Siebzylinders drehen. Es versteht sich außerdem, dass der Begriff „Siebzylinder“ alle Siebmittel mit Öffnungen, d. h. beispielsweise Löcher oder Schlitze, und mit einer drehsymmetrischen Form abdeckt. Kegelige oder kegelstumpfförmige Formen sind daher ebenfalls abgedeckt und aus dem Stand der Technik bekannt.
-
Die Drucksiebe sind meistens derart angeordnet, dass ihre Welle in einer aufrechten Position ist. Die Druckbeaufschlagung der Fasersuspension macht es jedoch möglich, die Welle eines Drucksiebs in jeglicher Richtung anzuordnen, darunter eine horizontale Richtung. Aufgrund der druckbeaufschlagten Zuführung der Fasersuspension kann diese in ein Drucksieb an einem oberen, unteren oder mittigen Bereich desselben eingeleitet werden.
-
Die Drucksiebe können außerdem auf Grundlage der Richtung, in der die Annahme durch den Siebzylinder strömt, in zwei Gruppen aufgeteilt sein. Wenn die Annahme radial auswärts strömt, wird das Sieb Ausflusssieb genannt, und wenn die Annahme radial einwärts strömt, wird das Sieb Einflusssieb genannt.
-
Gemäß dem Stand der Technik gibt es im Prinzip zwei verschiedene Rotorarten, die gewöhnlich in der Zellstoff- und Papierindustrie benutzt werden und die dazu ausgelegt sind, die Siebfläche sauber zu halten, d. h. Blockierung der Öffnungen im Siebzylinder zu verhindern, und genügend Turbulenz in dem Siebbereich aufrecht zu erhalten, der die frische, d. h. nicht gesiebte Fasersuspension enthält. Diese zwei Rotorarten können als offener Rotor und geschlossener Rotor bezeichnet werden. Ein Beispiel eines offenen Rotors ist in
EP-B1-0764736 offenbart, wo der Rotor innerhalb eines ortsfesten Siebzylinders angeordnet ist. Diese Rotorart umfasst eine konzentrische Welle und eine Anzahl Turbulenzelemente in der Form von Flügeln, die eng zur Oberfläche des Siebzylinders verlaufen. Jeder Flügel ist an der Welle mithilfe von einem oder mehr Armen gestützt, die durch den Siebbereich, welcher frische Pulpe enthält, verlaufen, wenn die Siebvorrichtung in Betrieb ist. Die Flügel können axial sein, oder sie können einen Winkel mit der Welle des Rotors und der Achse des Siebzylinders bilden. Während sich der Flügel, oder die Fasersuspension in Bezug zum Flügel, bewegt, unterzieht die hintere Oberfläche des Flügels der Siebfläche einem negativen Druckimpuls zum Spülen der Öffnungen des Siebzylinders bzw. zum Verhindern, dass sich die Fasern auf der Siebfläche ansammeln und die Sieböffnungen blockieren, mittels Schaffens eines Rückstroms vom Annahmebereich zum Siebbereich.
-
Ein Beispiel der anderen Rotorart, d. h. des geschlossenen Rotors, wurde beispielsweise in
US 3,437,204 besprochen, wo der Rotor ein im Wesentlichen zylindrischer geschlossener Körper ist, der innerhalb eines Siebzylinders angeordnet ist. Die Rotorfläche dieser Patentschrift ist mit Turbulenzelementen, d. h. Vorsprüngen, versehen, die nahezu halbkugelförmig sind. Bei dieser Art Vorrichtung wird die frische Fasersuspension zwischen den Rotor und den Siebzylinder eingespeist, wobei die Vorsprünge des Rotors, die sogenannten Höcker, Turbulenz und Druckimpulse zum Siebzylinder hin und davon weg schaffen. Anders gesagt schiebt die Vorderfläche jeden Höckers die Pulpe zum Siebzylinder hin, und die hintere Fläche des Höckers leitet einen Saugimpuls ein, der die Faseransammlungen von den Öffnungen des Siebzylinders wegzieht. Meistens ist die Oberfläche des geschlossenen Rotors zylindrisch. Im weiteren Sinne können drehsymmetrische Rotorflächen ebenfalls erörtert werden, da es Rotoren mit einer Kegelstumpfform oder Kuppelform gibt. Zudem gibt es Rotoren, die keine drehsymmetrische Form im eigentlichen Sinne aufweisen. Ein derartiger Rotor ist ein sogenannter S-Rotor, der aus zwei identischen Zylinderhälften ausgebildet ist, die derart aneinander angebracht sind, dass sich zwei radial, oder im Wesentlichen radial, angeordnete Oberflächen mit den halbzylindrischen Oberflächen verbinden.
-
Die oben angeführte Schrift
EP-B1-0764746 lehrt außerdem, dass ein Turbulenzelement, das einem Flügel stark ähnelt, auf der Oberfläche eines geschlossenen Rotors angebracht sein kann. Anders gesagt weist das Turbulenzelement eine abgerundete oder gekrümmte Oberfläche auf, d. h. eine konvexe Vorderfläche zwischen der Vorderkante des Turbulenzelements und der Scheitellinie, einer Linie, die die die Position definiert, an der das Element am höchsten ist, und eine gekrümmte Rückfläche zwischen der Scheitellinie und der hinteren Kante des Elements. Wie der Flügel eines offenen Rotors kann das Turbulenzelement eines geschlossenen Rotors fortlaufend vom ersten Ende des Rotors zum zweiten Ende davon oder über einen wesentlichen Teil der Länge des Rotors hinweg verlaufen. Gleicherweise kann das Turbulenzelement axial entlang der Rotorfläche verlaufen, oder es kann einen spitzen Winkel zur Axialrichtung ausbilden.
-
Pulpesiebe werden gewöhnlich zum Entfernen übergroßer Schmutzstoffe, wie etwa Kunststoffkörnchen, Faserbündel oder Glasbruchstücken, aus Pulpe benutzt. Diese Schmutzstoffe könnten sonst das Erscheinungsbild des Papiers, Tissues, Karton oder anderer Produkte, die aus der Pulpe hergestellt sind, beeinträchtigen. Die Schmutzstoffe könnten das Papierprodukt außerdem schwächen oder zu Betriebsproblemen führen. Zudem können die Schmutzstoffe, falls sie aus dem teilweise ausgebildeten Papier oder anderem Papierprodukt fallen, die Ausrüstung verschmutzen, die zum Herstellen der Papierprodukte benutzt ist. Aus jedem dieser verschiedenen Gründe wird Pulpe zum Entfernen von übergroßen Schmutzstoffen aus den erwünschten Pulpefasern in einer frühen Phase der Koch- und Papierherstellungsprozesse gesiebt.
-
Während mit dem Pulpesieb beabsichtigt ist, Schmutzstoffe zu entfernen, muss es außerdem eine genügend hohe Kapazität zum Unterstützen der Produktion der Fabrikanlage aufweisen, um die Produktion nicht einzuschränken. reduzierter Energieverbrauch ist ebenfalls ein Ziel verbesserten Pulpesiebbetriebs.
-
Die zwei kritischen Bauteile innerhalb eines Pulpesiebs sind der Siebzylinder und der Siebrotor. Der Zylinder weist kleine Löcher oder schmale Schlitze auf, durch die zwar die Fasern durchlaufen, jedoch nicht die übergroßen Schmutzstoffe. Der Rotor dreht in den typischsten Fällen, obwohl es auch Pulpesiebgestaltungen gibt, bei denen der Rotor ortsfest ist und der Siebzylinder dreht. In der typischen Konfiguration, bei der der Rotor dreht, ist es die primäre Aufgabe des Rotors zu gewährleisten, dass der Zylinder nicht permanent mit Fasern, Schmutzstoffen und anderem Material verstopft wird und daher nicht imstande ist, den erforderlichen Pulpestrom zu verarbeiten. Der Rotor erreicht dies auf zweierlei Art und Weise. Erstens erzeugt der Rotor Saugimpulse, die Blockierungen in Öffnungen im Siebzylinder rückspülen, und legt dadurch die Zylinderöffnungen frei. Zweitens kann der Rotor außerdem dreidimensionale Turbulenz und Fluidaktivität erzeugen, wodurch einsetzende Blockaden am Öffnungseintritt beseitigt werden und Kräfte in vielerlei Richtungen zum Unterstützen beim Lösen jeglichen blockierten Materials ausgeübt sind. Rotoren greifen meistens oder häufig völlig auf das erste Verfahren zurück, das den Fokus auf Blockadenbeseitigung durch einfachen, meistens radialen Rückspülimpuls legt. Die eingeschränkte Wirksamkeit eines derartigen Einzelrichtungsvorgangs erfordert, dass der Rotor zum Vorsehen eines starken und häufigen Rückspülvorgangs auf verhältnismäßig hohen Geschwindigkeiten dreht. Dieser Ansatz neigt zu ziemlich hohem Energieverbrauch.
-
Es wurden einige wenige Rotoren zum ferner Vorsehen von dreidimensionaler Aktivität ausgelegt, mit der Absicht, den Hauptrückspülvorgang zu steigern, wie vorher besprochen. Diese anderen Rotoren haben jedoch dabei versagt, die „Aktivitäts-„ und „Rückspül-„ Vorgänge wirksam zu kombinieren. Beispielsweise erzeugen die Höckerrotorelemente (beispielsweise
US 3,437,204 ) und Rotorelemente ähnlicher Art (beispielsweise
CA-C-1,335,088 ) dreidimensionale Aktivität in verhältnismäßig großem Maßstab, wobei die Aktivität jedoch dem Impulserzeugungselement benachbart vor sich geht und nicht wirksam mit dem Rückspülvorgang gekoppelt ist. Gleicherweise weist eine andere Rotorgestaltung, die in
CA-C-2,118,410 besprochen ist, flügelartige Elemente auf, wobei Grate an der Oberfläche des Flügels angebracht sind, wodurch Aktivität im dreidimensionalen Bereich vorgesehen ist, die dreidimensionale Aktivität jedoch nahezu gleichzeitig mit dem Rotorsaugimpuls auftritt und der Nutzen verloren ist.
-
Daher sind die Hauptprobleme bei den Rotoren des Stands der Technik, dass
- • sie nicht dazu imstande sind, jegliche dreidimensionale Aktivität in Verbindung mit dem Rotorbetrieb (wie etwa mit langen, flügelartigen Elementen auf der Rotoroberfläche) zu schaffen, oder
- • die dreidimensionale Aktivität gleichzeitig mit dem radialen Rückspülen erfolgt, oder
- • die dreidimensionale Aktivität, die in Verbindung mit den Rotorelementen geschaffen ist, das Führen der Pulpe, die gesiebt werden soll, zu den Axialseiten des Elements zur Folge hat und dadurch die Wirkung der Aktivität abschwächt.
-
Ein weiteres Problem, das aus dem wirkungsarmen Betrieb der Rotoren des Stands der Technik resultiert, ist ihr Erfordernis höherer Rotorgeschwindigkeit, was in der Praxis höheren Energieverbrauch bedeutet.
-
Kurzdarstellung der Erfindung
-
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Rotorelement oder Turbulenzelement zu entwickeln, das zumindest einige der Probleme vermeidet, die in Verbindung mit den obigen Rotoren des Stands der Technik besprochen wurden.
-
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dreidimensionale Fluidaktivität und Kräfte zu erzeugen, die anfangs eine Blockade schwächen und lösen können, und daran dann nahezu sofort, jedoch nicht gleichzeitig, den stärkeren Rückspülimpuls anschließen zu lassen.
-
Es ist wiederum eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Rotorelement und einen Rotor zu gestalten, der langsamer gedreht werden kann und energieeffizienter als Rotoren des Stands der Technik ist.
-
Zumindest eine der obigen Ausgaben wurde in der vorliegenden Erfindung durch Versehen der Vorderkante der Rotorelemente mit Wellungen gelöst. Die Wellenmerkmale der Vorderkante und der Vorderfläche des Rotorelements liegen in einem genügend großen Bereich, so dass sie vorläufige dreidimensionale Aktivität zum Schwächen einer Blockierung einleiten. An diese vorläufige Aktivität schließt dann der Hauptimpulsgabe- und -rückspülvorgang des Rotorelements an, während die Blockierung gestört bleibt.
-
Dieser wirksamere Rotorvorgang kann zum Erhöhen der Siebkapazität und -zuverlässigkeit genutzt werden. Zudem ermöglicht es der wirksamere Rotorvorgang, dass die Rotoren zum Erzielen von Energieeinsparungen auf niedrigen Rotorgeschwindigkeiten betrieben werden.
-
Die oben angegebenen Aufgaben werden mithilfe eines neuartigen Rotorelements und Rotorbaus gelöst, deren kennzeichnende Merkmale in den beiliegenden Ansprüchen deutlich werden.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnung
-
Das Rotorelement und der Rotor der vorliegenden Erfindung werden in der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen detaillierter besprochen; es zeigen:
-
1a eine Querschnittansicht eines Rotorelements gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entlang Linie A-A von 1b,
-
1b eine Obenansicht eines Rotorelements gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
-
1c eine Perspektivansicht des Rotorelements gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
-
2a eine Obenansicht eines Rotorelements gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
-
2b und 2c zwei Querschnittansichten eines Rotorelements gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entlang Linie B-B bzw. C-C in 2,
-
3a und 3b schematisch massive Rotoren, die mit zwei sichtbaren Rotorelementen von 2a bis 2c versehen sind,
-
4 schematisch einen offenen Rotor, der mit drei Flügeln versehen ist, die jenen sehr ähneln, welche in Verbindung mit 2a bis 2c detaillierter besprochen sind, und
-
5 einige Beispiele für die Gestaltung der Vorderkante des Rotorelements der vorliegenden Erfindung.
-
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
-
1a, 1b und 1c stellen ein Rotorelement 10 einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Das Rotorelement 10 ist zum Anbringen auf der Oberfläche einer massiven, meistens zylindrischen Rotorfläche ausgelegt, so dass die Bewegungsrichtung des Rotorelements bezüglich der Pulpe- oder Fasersuspension, die gesiebt werden soll, durch Pfeil DR gezeigt ist. Falls der Rotor drehbar ist, zeigt der Pfeil die Richtung der Drehung des Rotors. Das Element kann entweder direkt auf einer drehsymmetrischen Rotorfläche befestigt sein, mithilfe von einem oder mehr kurzen Armen an einer drehsymmetrischen Rotorfläche, oder mithilfe von einem oder mehr Armen an der Welle des Rotors. Das Element 10 weist eine längs verlaufende Mittellinie CL, eine Vorderkante 12 und eine Hinterkante 14 auf.
-
Beim Definieren der Mittellinie CL des Rotorelements wird die CL als auf halbem Weg zwischen der Hinterkante und entweder einer gedachten Linie entlang der äußersten Kanten der Wellenausdehnungen an der Vorderkante oder der Vorderkante liegend erachtet. Normalerweise sind die Hauptrichtungen der Vorder- und Hinterkanten parallel zur Mittellinie CL, wobei jedoch Fälle vorliegen können, in denen die Hauptrichtungen der Kanten einen Winkel zur Mittellinie CL bilden. Außerdem ist die Hinterkante gewöhnlich linear, wobei es jedoch ebenfalls in den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung fällt, dass die Hinterkante gekrümmt ist, wodurch die Mittellinie CL ebenfalls gekrümmt sein kann. Es ist jedoch außerdem möglich, dass die Hinterkante gekrümmt und die Mittellinie CL linear ist, womit die Vorderkante ebenfalls gekrümmt sein sollte, jedoch in einer Gegenrichtung zur Richtung der Hinterkante. Das Element 10 weist eine obere Oberfläche, die aus einer Vorderfläche 18 ausgebildet ist, welche von der Vorderkante 12 zur Hinterkante 14 hin verläuft, und eine Rückfläche 16 auf, die von der Hinterkante 14 zur Vorderkante 12 hin verläuft. Die Vorder- und Rückfläche treffen entlang der Scheitellinie des Rotorelements aufeinander, d. h. am höchsten Punkt des Rotorelements, und bilden eine gerade, gekrümmte oder wellenförmige Scheitellinie entlang der oberen Oberfläche des Rotorelements aus, an der der Abstand vom Rotor zum Siebzylinder am kleinsten ist. Das Rotorelement 10 weist außerdem eine untere Oberfläche 20 auf, die der Oberfläche des massiven Rotors zugekehrt ist und daran anliegt, wenn das Element am Vollkernrotor befestigt ist. Die Vorderfläche 18 ist eine konvexe oder konkave Oberfläche oder eine plane Oberfläche, die einen spitzen Winkel zur unteren Oberfläche 20 bildet. Der spitze Winkel ist in einer senkrecht zur Achse des Rotors stehenden Ebene zwischen einer Linie, die über die Vorderkante verläuft, und der oben definierten Scheitellinie gemessen, die auf dem Rotorelement am höchsten verläuft. Dadurch könnte der Winkel auch als mittlerer Winkel bezeichnet werden. Der spitze Winkel bedeutet außerdem, dass beim Bewegen von der Hinterkante zur Scheitellinie der radiale Freiraum zwischen dem Rotorelement und dem Siebzylinder von der Vorderkante zur oben genannten Scheitellinie abnimmt, und der radiale Freiraum zwischen der Rückfläche des Rotorelements und dem Siebzylinder ebenfalls. Anders gesagt sind die Vorder- und Rückflächen beide geneigt, d. h., die Oberflächen sind bezüglich einer zylindrischen Oberfläche geneigt, die über die Vorderkante und/oder die Hinterkante des Rotorelements verläuft. Und schließlich weist das Rotorelement 10 zwei Seitenflächen 22 und 24 an seinen gegenüberliegenden axialen Enden auf. Im Falle eines offenen Rotors sind ein oder mehr Arme, die das Rotorelement tragen, an der unteren oder den Seitenflächen des Rotorelements befestigt. Beim Rotorelement dieser ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Mittellinie CL axial ausgerichtet, wenn das Rotorelement 10 an der Rotorfläche befestigt ist, d. h. sie verläuft parallel zur Rotorachse. Auch in diesem Fall befinden sich die End- oder Seitenflächen 22 und 24 vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise, in senkrecht zur Rotorfläche oder zur Achse des Rotors stehenden Ebenen, wodurch die Endflächen in einer Umfangsrichtung verlaufen.
-
Die Hauptrichtung der Vorderkante 12 des Rotorelements 10 einer ersten Variation der ersten bevorzugten Ausführungsform verläuft im Allgemeinen parallel zur Hinterkante 14. Gemäß einer zweiten Variation der vorliegenden Erfindung ist die Vorderkante 12 des Rotorelements 10 jedoch nicht linear, sondern wellig oder gewellt, d. h. die Vorderkante 12 ist derart mit Wellen oder Wellungen U versehen, dass die Vorderkante 12 in der Längsrichtung (d. h. der allgemeinen Richtung der Mittellinie CL) mehrere aufeinanderfolgende Erweiterungen 26 und Aussparungen 28 aufweist, wie in 1b gezeigt. In beiden Fällen (d. h. bei jeder Variation) ist die Vorderfläche 18 des Rotorelements in ihrer Längsrichtung (d. h. der allgemeinen Richtung der Mittellinie CL) mit Wellungen versehen, wie in 1a gezeigt, die ein Querschnitt entlang Linie A-A in 1b ist. Anders gesagt verlaufen die Erweiterungen 26 der zweiten Variation als Hügel und die Aussparungen 28 der zweiten Variation als Täler entlang der Vorderfläche 18 zur Scheitellinie hin und beginnend von der Vorderkante 12. Gemäß der ersten Variation beginnen die Hügel der Vorderfläche direkt ab der Vorderkante des Elements. Zum Ausbilden der Täler in der Vorderfläche ist die Vorderfläche zum Ausbilden einer konkaven Oberfläche unmittelbar nach der Vorderkante einwärts gebogen. Gemäß dieser Ausführungsform verlaufen die dadurch ausgebildeten Wellungen, d. h. die Hügel und Täler, entlang der Vorderfläche 18 höchstens über die gesamte Umfangslänge der Vorderfläche 18 hinweg, d. h. von der Vorderkante zur Scheitellinie, jedoch nicht notwendigerweise über die gesamte Länge davon. Die Abmessung des Rotorelements 10 ist vorzugsweise derart, dass das Rotorelement 10 eine Längsabmessung, d. h. eine Länge L, und eine Sehnenlänge, C, aufweist, wobei die Sehnenlänge C die längste lineare Abmessung in einer radialen Ebene ist, d. h. einer Ebene, die rechtwinklig zur Achse des Rotors ist, zwischen der Hinterkante 14 und der Vorderkante 12, d. h. dem Abstand von der Hinterkante 14 zur Oberseite der Erweiterung 26 in der Vorderkante 12. Die Wellungen weisen eine Tiefe D (siehe 1a) und eine Breite W (siehe 1b) auf. Die Tiefe D variiert entlang der Länge der Wellung, d. h. von der Vorderkante zur Mittellinie des Rotorelements. Daher kann die größte Tiefe der Wellung an der Vorderkante gefunden werden, wie in 1a gezeigt, wobei die größte Tiefe ebenfalls an einer Stelle höher an der Vorderfläche gefunden werden kann. Insbesondere ist das der Fall, wenn die Vorderkante des Rotorelements gerade ist. Die größte Tiefe D beträgt vorzugsweise zwischen 5 bis 25%, weiter bevorzugt zwischen 10 und 15%, der Sehnenlänge C. Die breite einer Wellung kann über die gesamte Länge der Wellung gleich sein, wobei die Breite jedoch ebenfalls variabel sein kann. Die Breite W beträgt, oder variiert, vorzugsweise zwischen 10 und 50%, weiter bevorzugt zwischen 15 und 35% der der Sehnenlänge C. Zum Schaffen einer dreidimensionalen Aktivität einer genügenden Größenordnung vor der Siebfläche, d. h. vor den Sieböffnungen, sollte die Vorderkante des Rotorelements 10 zumindest zwei, vorzugsweise mehr als zwei, Erweiterungen und Aussparungen beinhalten. In einem derartigen Fall, in dem die Wellungen an der Vorderkante oder der Vorderfläche des Rotorelements eine konstante Form aufweisen, bedeutet die obige Definition, dass die Länge L des Rotorelements 10 vorzugsweise zumindest 2·W, weiter bevorzugt zumindest 4·W, beträgt. Die Länge des Rotorelements der Erfindung weist eine Länge L auf, die vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise, gleich zumindest des Zweifachen der Sehnenlänge C beträgt.
-
Das Rotorelement 10 von 1a und 1b funktioniert derart, dass, wenn der Strom einer Fasersuspension auf die Vorderfläche 18 des Rotorelements trifft, die Teile der Fasersuspension, die an die Erweiterungen oder Hügel der Vorderfläche stoßen, sich nicht nur über die Erweiterung in der Richtung der Drehung bewegen, sondern außerdem seitwärts senkrecht zur Drehrichtung abgelenkt werden und dreidimensionale Aktivität erzeugen, die die Blockierungen aus den Öffnungen im Siebzylinder lösen kann.
-
2a, 2b und 2c stellen ein Rotorelement 110 einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Das Rotorelement 110 ist zum derartigen Anbringen auf der Oberfläche eines massiven Rotors, meistens einer zylindrischen Oberfläche eines Rotors, ausgelegt, dass die Bewegungsrichtung des Rotorelements bezüglich der Pulpe- oder Fasersuspension, die gesiebt werden soll, durch Pfeil DR gezeigt ist. Falls der Rotor dreht, zeigt der Pfeil die Richtung der Drehung des Rotors. Das Element 110 kann entweder direkt auf einer drehsymmetrischen Oberfläche des Rotors befestigt sein, oder mithilfe längerer Arme an der Welle des Rotors. Das Element 110 weist eine längs verlaufende Mittellinie CL, eine Vorderkante 112 und eine Hinterkante 114 auf. Normalerweise verlaufen die Hauptrichtungen der Vorder- und Hinterkanten parallel zur Mittellinie, wobei es jedoch Fälle geben kann, in denen die Hauptrichtungen der Kanten einen Winkel zur Mittellinie CL bilden. Das Element 110 weist eine obere Oberfläche, die aus einer Vorderfläche 118 ausgebildet ist, welche von der Vorderkante 112 zur Hinterkante 114 hin verläuft, und eine Rückfläche 116 auf, die von der Hinterkante 114 zur Vorderkante 112 hin verläuft. Die Vorder- und Rückflächen treffen an der Scheitellinie des Rotorelements aufeinander, die eine gerade, gekrümmte oder wellenförmige Linie entlang der oberen Oberfläche des Rotorelements sein kann und die Stelle ist, an der der Abstand vom Rotor zum Siebzylinder am kleinsten ist. Das Rotorelement 110 weist außerdem eine untere Oberfläche 120 auf, die der Oberfläche des massiven Rotors zugekehrt ist und daran anliegt, wenn das Element am Vollkernrotor befestigt ist. Die Vorderfläche 118 ist eine konvexe, konkave oder plane Oberfläche, die einen Winkel zur unteren Oberfläche 120 bildet. Der spitze Winkel ist in einer senkrecht zur Achse des Rotors stehenden Ebene zwischen einer Linie, die über die Vorderkante verläuft, und der oben definierten Scheitellinie gemessen, die auf dem Rotorelement am höchsten verläuft. Dadurch könnte der Winkel auch als mittlerer Winkel bezeichnet werden. Der spitze Winkel bedeutet außerdem, dass beim Bewegen von der Hinterkante zur Scheitellinie der radiale Freiraum zwischen dem Rotorelement und dem Siebzylinder von der Vorderkante zur oben genannten Scheitellinie abnimmt, und der radiale Freiraum zwischen der Rückfläche des Rotorelements und dem Siebzylinder ebenfalls. Anders gesagt sind die Vorder- und Rückflächen beide geneigt, d. h., bezüglich einer zylindrischen Oberfläche geneigt, die über die Vorderkante und/oder die Hinterkante des Rotorelements verläuft. Und schließlich weist das Rotorelement 110 zwei Seitenflächen 122 und 124 an seinen gegenüberliegenden axialen Enden auf. In diesem Fall befinden sich die Endflächen 122 und 124 vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise, in senkrecht zur Rotorfläche stehenden Ebenen, wodurch die Endflächen in einer Umfangsrichtung verlaufen. Die Endflächen können sich jedoch außerdem in einer senkrecht zur Hinterkante stehenden Ebene oder tatsächlich in jeder anderen denkbaren Ebene befinden. Im Falle eines offenen Rotors sind ein oder mehr Arme, die das Rotorelement tragen, an den unteren oder Seitenflächen des Rotorelements befestigt. Beim Rotorelement dieser zweiten bevorzugten Ausführungsform ist die Mittellinie CL in einem Winkel α bezüglich der Ebene, die entlang der Achse des Rotors verläuft, ausgerichtet, wenn das Rotorelement 110 an der Rotorfläche befestigt ist. Der Winkel α beträgt vorzugsweise zwischen –45 und 45 Grad. Dies bedeutet in der Praxis, dass, wenn das Rotorelement 10 als Ausgangspunkt behalten ist, das Element nicht nur zu einer Trapezform gestreckt ist, sondern außerdem zu einer Spiralform verdreht ist, so dass die untere Oberfläche 120 im Wesentlichen konform mit der Oberfläche des massiven Rotors ist, an der er befestigt werden soll. Aus dem obigen Grund sind die Längen der Endflächen 122 und 124 in der Obenansicht von 2a nicht gleich. Spezifisch isst die Obenansicht von 2a direkt über der Endfläche 124 abgenommen.
-
Die Haupt- oder allgemeine oder mittlere Richtung der Vorderkante 112 des Rotorelements 110 einer ersten Variation der zweiten bevorzugten Ausführungsform verläuft im Allgemeinen parallel zur Hinterkante 114. Gemäß einer zweiten Variation ist die Vorderkante 112 des Rotorelements 110 der zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht linear, sondern wellig oder gewellt, d. h. auf ähnliche Art und Weise wie in der zweiten Variation der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in 1b gezeigt ist. Das Rotorelement der zweiten Variation ist daher derart mit Wellungen versehen, dass die Vorderkante 112 in ihrer Längsrichtung mehrere aufeinanderfolgende Erweiterungen 126 und Aussparungen 128 aufweist, wie in 2a gezeigt. Die Wellungen sind natürlich ebenfalls in der Vorderfläche 118 zu finden, wie in 2b und 2c gezeigt. Daher gelten die Gestaltungsvariationen, die bereits in Verbindung mit den zwei Variationen der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besprochen wurden, ebenfalls für die zweite Ausführungsform. Anders gesagt stellt 2b einen Querschnitt entlang Linie B-B in 2a dar, wobei die Sehnenlänge Cb die kleinste lineare Sehnenlänge darstellt, die in der radialen Ebene zwischen der Hinterkante 114 und der Unterseite oder dem Tal 128 der Wellungen gemessen ist. Entsprechend stellt 2c einen Querschnitt entlang Linie C-C in 2a dar, wobei die Sehnenlänge Cc die längste lineare Sehnenlänge, die in einer radialen Ebene, d. h. einer Ebene, die im rechten Winkel zur Achse des Rotors steht, zwischen der Hinterkante 114 und der Oberseite oder Erweiterung 126 der Wellungen gemessen ist. Die Erweiterungen 126 verlaufen als Hügel und die Aussparungen 128 verlaufen als Täler entlang der Vorderfläche 118 entlang der Vorderfläche 118. Gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verlaufen die dadurch ausgebildeten Wellungen, d. h. Hügel und Täler, entlang der Vorderfläche 118 über höchstens die gesamte Umfangsausdehnung der Vorderfläche 118, d. h. von der Vorderkante zur Mittellinie, jedoch nicht notwendigerweise über die gesamte Länge davon. Die Abmessung des Rotorelements 110 ist vorzugsweise derart, dass das Rotorelement 110 eine Länge L und eine Sehnenlänge C aufweist. Die Sehnenlänge C ist der längste lineare Abstand in einer radialen Ebene zwischen der Hinterkante 114 und der Vorderkante 112, d. h. ein Abstand von der Hinterkante 114 zur Erweiterung 126 in der Vorderkante 112, der als Abmessung Cb in 2b und Abmessung Cc in 2c gezeigt ist. Die Wellungen oder Täler weisen eine Tiefe D, die Cc minus Cb (siehe 2b und 2c) entspricht, und eine Breite W auf, d. h. eine Abmessung zwischen den Oberseiten von zwei aufeinanderfolgenden Erweiterungen (oder Aussparungen) (siehe 2a). Die Tiefe D beträgt zwischen 5 bis 25%, weiter bevorzugt zwischen 10 und 15%, der Sehnenlänge C (hier dieselbe wie Cc), und die Breite vorzugsweise zwischen 10 und 50%, weiter bevorzugt zwischen 15 und 35%, der Sehnenlänge C (hier dieselbe wie Cc). Zum Schaffen einer dreidimensionalen Aktivität einer genügenden Größenordnung vor der Siebfläche, d. h. vor den Sieböffnungen, sollte die Vorderkante des Rotorelements 10 zumindest zwei, vorzugsweise mehr als zwei, Erweiterungen und Aussparungen beinhalten. In einem derartigen Fall, in dem die Wellungen an der Vorderkante oder der Vorderfläche des Rotorelements eine konstante Form aufweisen, bedeutet die obige Definition, dass die Länge L des Rotorelements 10 vorzugsweise zumindest 2·W, weiter bevorzugt zumindest 4·W, beträgt. Die Länge des Rotorelements der Erfindung weist eine Länge L auf, die vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise, gleich zumindest des Zweifachen der Sehnenlänge C beträgt.
-
3a und 3b zeigen zwei beispielhafte Ausführungsformen, in denen die Rotorelemente 110‘ und 110‘‘ der zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf der Oberfläche 302‘ und 302‘‘ eines im Wesentlichen zylindrischen massiven Rotors 300‘ und 300‘‘ (worunter alle drehsymmetrischen Rotorarten ebenfalls fallen) angeordnet sind. Die Elemente 110‘ und 110‘‘ können entweder mehr oder weniger zufällig oder, weiter bevorzugt, gemäß einem gut gestalteten Muster auf der Oberfläche 302‘ und 302‘‘ angeordnet sein, um regelmäßige und periodische Pulsierungen an den oben angegebenen Öffnungen im Siebzylinder vorzusehen. Wie ersichtlich kann die Richtung der Mittellinie der Elemente von –45 Grad (3a) zu +45 Grad (3b) variieren.
-
4 zeigt eine andere beispielhafte Ausführungsform, wobei die Rotorelemente 210, die im Wesentlichen den Elementen 110 von 3a bis 3c entsprechen, mithilfe von Armen 404 an der Welle 406 eines offenen Rotors 400 angeordnet sind, außerdem Strukturen enthaltend, bei denen der Rotor aus einem zylindrischen oder ansonsten drehsymmetrischen Körper ausgebildet ist, an dem die Rotorelemente mithilfe der oben genannten Arme angeordnet sind. Wie oben in 3 können die Elemente mehr oder weniger zufällig an der Rotorwelle angeordnet sein, und weiter bevorzugt in einem bestimmten, gut gestalteten Muster, um regelmäßige und periodische Pulsierungen an den oben angegebenen Öffnungen im Siebzylinder vorzusehen.
-
5 zeigt, als Beispiel, vier verschiedene Konfigurationen für die Wellungen. Angesichts der Beispiele ist deutlich, dass die Wellungen, die die Wellungen, die in der Vorderkante verwendet sind, oder ihr Querschnitt an der Vorderfläche des Rotorelements der vorliegenden Erfindung aus sägezahnförmigen oder abgerundeten Erweiterungen oder Aussparungen ausgebildet sein können. Die Sägezahnform kann einen Spitzenwinkel von ungefähr 45 Grad bis ungefähr 150 Grad aufweisen. Die abgerundeten Erweiterungen und Aussparungen der Wellungen können von Halbkreisen bis zu einem Achtelkreis ausgebildet sein. Es ist außerdem möglich, dass die Wellungen aus jeglichen vorstellbaren Kombinationen von Kurven und Linien ausgebildet sind, darunter beispielsweise scharfe Wendepunkte und/oder gekrümmte Übergänge. Ferner kann die Form und Größe der Wellungen entweder konstant oder veränderlich entlang der Länge des Rotorelements sein. Anders gesagt kann sich sowohl die Länge als auch die Höhe der Wellungen ändern. Natürlich ist es außerdem möglich, dass sich nur entweder die Höhe oder die Länge der Wellungen ändert.
-
Das Rotorelement der vorliegenden Erfindung kann außerdem mit zusätzlichen Mitteln versehen sein, die auf oder in Verbindung mit den Oberflächen des Elements angeordnet sind.
-
Ein erstes zusätzliches Mittel sind Winglets, d. h. Streifen oder Leisten, die an allen oder einer beliebigen der Rückfläche, der Vorderfläche und der unteren Oberfläche des Rotorelements angebracht sind. Derartige Winglets verlaufen vorzugsweise in einer erwünschten Richtung von der Oberfläche des Rotorelements. Anders gesagt können sie in einer radialen Ebene angeordnet sein, wodurch sie senkrechtstehend zur Rotorelementoberfläche angeordnet sind. Es ist jedoch ebenfalls möglich, die Winglets in einer Ebene anzuordnen, die etwas von einer radialen Ebene abweicht, wodurch die Winglets den Strom in eine gewünschte Richtung führen, d. h. entweder in eine Umfangsrichtung oder in eine Richtung zum Absonderungsende des Siebzylinders hin oder davon weg. Natürlich können die Winglets auf Wunsch ebenfalls gekrümmt sein.
-
Ein zweites zusätzliches Mittel sind Wellungen, die an der Hinterkante und an der Rückfläche angeordnet sind. Die Hügel und Täler der Wellungen an der Rückfläche des Rotorelements können als Erweiterungen der Hügel und Täler an der Vorderfläche ausgelegt sein, d. h., ein Tal folgt einem Tal und ein Hügel folgt einem Hügel. In dieser Option ist es möglich, dass sich ein Tal von der Vorderkante zu der Hinterkante ununterbrochen fortsetzt, wobei es möglicherweise nur seine Tiefe ändert, oder kann der obere Teil des Rotorelements (der dem Siebzylinder am nächsten ist) über die gesamte Länge des Rotorelements eine feste Höhe von der Rotorfläche (oder von der unteren Oberfläche des Elements), d. h. einen festen Abstand von dem Siebzylinder, aufweisen. Alternativ können die gewellten Kanten so ausgelegt sein, dass auf ein Tal in der Vorderfläche ein Hügel in der Rückfläche folgt und umgekehrt. Natürlich ist es ebenfalls möglich, dass die Hügel und Täler der Rückfläche bezüglich der Hügel und Täler der Vorderfläche nicht an irgendeiner spezifischen Position positioniert sind. Dadurch ist es ebenfalls möglich, dass die Anzahl der Wellungen in der Rückfläche nicht dieselbe wie die in der Vorderfläche sein kann. Die hinteren Wellungen ergeben nach dem Impuls eine abschließende Menge an 3D-Aktivität, um restliche Pulpeblockierungen aufzulösen.
-
Obwohl die Erfindung obenstehend hinsichtlich einiger weniger bevorzugter Ausführungsformen besprochen und beschrieben wurde, versteht es sich, dass die obige Beschreibung keinesfalls als den Schutzumfang der Erfindung, der in den beiliegenden Ansprüchen offenbart ist, einschränkend betrachtet werden sollte. Es versteht sich außerdem, dass verschiedene spezifische Details, die in Verbindung mit einer bestimmten Ausführungsform besprochen sind, in Verbindung mit anderen Ausführungsformen benutzt sein können, wo immer dies praktisch möglich ist.
