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Mühle zum kontinuierlichen Defibrieren von Faserstoffen für die Papierherstellung
Die Erfindung betrifft eine Mühle zum kontinuierlichen Defibrieren von Faserstoffen,
bei gleichzeitiger Abscheidung von Fremdkörpern für die Papierherstellung, mit zwei
in einem Gehäuse angeordneten Gruppen von Zerkleinerungselementen, von denen die
der einen Gruppe am Innenumfang des Gehäuses feststehend und die der anderen Gruppe
an einem Rotor befestigt sind. Die Maschine dient in der Hauptsache zum Aufschluß
bereits vorbehandelten Fasermaterials, wie Altpapier, das im Pulper bearbeitet,
oder Halbzellstoff, der grob vorzerfasert wurde.
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Bei den bisher bekannten Maschinen dieser Gattung arbeiten feststehende,
im Kreisbogen angeordnete, mit Rippen versehene Zerkleinerungselemente gegen ebenfalls
im Kreisbogen angeordnete Zerkleinerungselemente des zylindrischen Rotors, wobei
die feststehenden Zerkleinerungselemente nur einen Teil des Kreisbogens ausfüllen
und der restliche Teil des Kreisbogens als Sieb ausgebildet ist. Diese Anordnungen
sind außerdem so ausgebildet, daß eine Fremdkörperausscheidung über eine tangential
am Gehäuse angeordnete Abscheidevorrichtung erfolgt. Bei dieser Anordnung der gegeneinander
arbeitenden Zerkleinerungselemente hat es sich gezeigt, daß der Auflösungseffekt,
insbesondere bei Altpapier und anderen Faserbündeln, dadurch erheblich vermindert
wird, daß flächige Gebilde, beispielsweise Papierstückchen, parallel zu den Zerkleinerungselementen
lange Zeit im Kreise herumwirbeln, ohne völlig aufgelöst zu werden, um dann, wenn
sie nur noch die Größe der Sieblochungen haben, im Stoff als Stippen zu erscheinen.
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Um die Faserstoffe schnell und stippenfrei auflösen zu können, ist
es notwendig, wie gefunden wurde, daß man die Zerkleinerungselemente erfindungsgemäß
so ausbildet, daß die Faserstoffe intermittierenden Druck- und Knetwirkungen ausgesetzt
werden.
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Erfindungsgemäß ist eine Mühle der eingangs erwähnten Art dadurch
gekennzeichnet, daß jedes Zerkleinerungselement auf der Umfangsfläche des Rotors
aus einem Körper besteht, der - im Vertikalschnitt gesehen - sich in Drehrichtung
keilförmig verjüngt, wobei die Zerkleinerungselemente in ununterbrochener Reihenfolge
angeordnet sind. Derartige keilförmige Elemente sind im Zusammenhang mit Zerkleinerungsmaschinen
an sich bekannt, in denen sie jedoch nicht auf einem geschlossenen Rotor, sondern
als Schlagleisten auf Speichen sitzen und nicht zu intermittierenden Druck- und
Knetwirkung im Sinne der Erfindung führen können, weil die Pulpe immer wieder zur
Mitte ausweichen kann. Im Hinblick auf das Bekanntsein dieser Keilelemente, allerdings
in anderem Wirkungszusammenhang, wird Schutz für die Keilelemente nur im Rahmen
der vorliegenden Erfindung beansprucht. Damit sollen gleichzeitig zwei wichtige
Funktionen erfüllt werden. Es wird erreicht, daß der radial oder tangential zugeführte
Stoff intermittierend einer starken Durchwirbelung und Pressung und damit Druck-
und Knetwirkungen in dem keilförmigen Raum zwischen den auf dem Rotor angeordneten
und den feststehenden Zerkleinerungselementen und dem Sieb ausgesetzt wird.
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Die dadurch entstehende plötzliche Verdichtung und Expandierung fördert
die weitere Auflockerung und Auflösung des Faserverbandes. Die Verdichtung kommt
dadurch zustande, daß der Papierstoff durch die feststehenden Zerkleinerungselemente
und das Sieb nach der höchsten Kante der keilförmigen, rotierenden Zerkleinerungselemente
hin gepreßt wird, wobei hinter dieser Kante dann plötzlich eine starke Expandierung
erfolgt, verbunden mit starker Wirbelung. Diese Vorgänge lösen Faserbündel oder
flächige Fasergebilde in einzelne Fasern auf, ganz gleich, ob es sich um natürliche
Bindungen oder künstliche Bindungen durch Leimung handelt.
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Auf der Oberfläche der Zerkleinerungselemente sind Rippen in beliebiger
Form oder auch Zähne angeordnet. Die Zähne sind beispielsweise trapez- oder pyramidenförmig.
Damit der Mahlgutstrom einer noch weiteren Durchwirbelung ausgesetzt wird, sind
die Zähne gegeneinander versetzt und vorzugsweise so, daß der in der nächsten Reihe
folgende Zahn etwas breiter ist als die Lücke, die er verdeckt.
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Zur Erhöhung dieser Auflockerung kann man erfindungsgemäß zwischen
den feststehenden Zerkleinerungselementen Dampf einblasen. Diese Maßnahme
ist
besonders dann angezeigt, wenn es sich um die Verarbeitung hartgeleimter Papiere
handelt.
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Die Zerkleinerungselemente auf dem Rotor haben hinsichtlich ihrer
Form und Anordnung die weitere Funktion, aus dem der Maschine zugeführten Stoff
die Fremdkörper in den dafür vorgesehenen Auffangraum zu schleudern.
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Diese Zerkleinerungselemente können jede geometrische Form haben,
die zwischen den rotierenden und feststehenden Zerkleinerungselementen und dem Sieb
bzw. den höchsten Punkten des Siebes einen keilförmigen Spalt bildet, der sich in
der Drehrichtung radial erweitert.
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Der den Fremdkörpern beim Auftreffen auf den Rotor durch den Stoß
und die Zentrifugalkraft mitgeteilte Impuls führt zu einer Abschleuderung in den
an sich bekannten Fremdkörperauffangraum, wobei die Stoßrichtung durch die Form
und die Drehrichtung der Zerkleinerungselemente bestimmt wird. Um zu verhindern,
daß aus dem Fremdkörperauffangraum zurückprallende Fremdkörper zwischen die Zerkleinerungselemente
gelangen, ist der zylindrische Teil des Mahlraumes an der Stelle, an welcher der
Fremdkörperauffangraum tangential angesetzt ist, durch eine keilförmige Leiste begrenzt,
desgleichen oder obere Teil des Auffangraumes durch eine Querwand oder Bleche zum
Abfangen der etwa von der Wand des Auffangraumes abprallenden Fremdkörper.
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Um den rotierenden Zerkleinerungselementen erfindungsgemäß eine noch
größere Wirksamkeit zu verleihen, wird das Sieb so ausgebildet, daß es an Stelle
einer glatten Oberfläche beispielsweise eine Wellenform oder eine von der reinen
Sinusform abweichende Welligkeit oder Riffelung, die auch diagonal oder trapezförmig
verlaufen kann, aufweist; dadurch wird die Siebfläche vergrößert und die Durchsatzmenge
erhöht.
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In den Zeichnungen ist der Gegenstand der Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen
dargestellt.
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F i g. 1 zeigt einen Schnitt durch die gesamte Maschine; F i g. 2
stellt einen Schnitt nach der Linie A-A in F i g. 1 dar mit konischer Ausbildung
der Zerkleinerungselemente; F i g. 3 zeigt eine Ausführungsform der Zerkleinerungselemente
mit einer an den feststehenden Zerkleinerungselementen vorgesehenen Anordnung zum
Einlaß für Dampf; F i g. 4 zeigt andere Ausführungsformen der Zerkleinerungselemente
und die Vorrichtung zum axialen Verstellen der feststehenden zylindrischen Zerkleinerungselemente;
F i g. 5 zeigt die Anordnung eines gewellten Siebes; F i g. 6 zeigt Ausbildungsformen
der Zerkleinerungselemente in Draufsicht; F i g. 7 zeigt eine Ausbildungsform der
Zerkleinerungselemente auf einem vieleckigen Rotor.
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F i g. 1 zeigt das Gehäuse 1 der Maschine, in welcher der aufzulösende
Stoff durch den Einlauf 2 zugeführt wird. Der Fremdkörperauffangraum 3 bildet mit
dem Gehäuse 1 dadurch eine Einheit, daß er tangential mit dem Arbeitsraum der Maschine
verbunden ist. Der Rotor 4 ist mit den Zerkleinerungselementen 5 bestückt. Diese
Zerkleinerungselemente arbeiten gegen feststehende Zerkleinerungselemente 6, die
einen Teil des zylindrischen oder leicht konischen Arbeitsraumes bilden. Vor den
feststehenden Zerkleinerungselementen befindet sich die keilförmige Leiste 7, die
den Fremdkörperauffangraum 3 begrenzt. Der größte Teil des Arbeitsräumes- wird begrenzt
durch das Sieb 8, durch das der aufgelöste Stoff hindurchtritt und- die Maschine
durch die Öffnung 9 verläßt. Der Fremdkörperauffangraum 3 ist mit einer verschließbaren
Auslaßöffnung 10 versehen. Der obere Teil des Fremdkörperauffangraumes 3 ist mit
einer schräg gestellten Wand 11 (Prallblech) abgedeckt. Diese Wand dient zum Abfangen
von Fremdkörpern, die durch Abprallen an der Wand des Auffangraumes 3 in den Arbeitsraum
zurückprallen könnten. Der Fremdkörperauffangraum 3 hat ferner Anschlüsse 12 und
13 für Luft und Wasser, durch die entweder Luft allein zum Hochschwemmen der Fasern
eingeblasen werden kann, beispielsweise mit Hilfe von Gasverteilern, wie Filterkerzen
oder gelochten Rohren, oder aber in bekannter Weise ein langsamfließender Wasserstrom
durchgeleitet werden kann, der die in den Fremdkörperauffangraum 3 gelangenden Fasern
ständig in den Arbeitsraum zurückbringt oder aber beides.
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In F i g. 2 ist die schwach konische Gestaltung des Arbeitsraumes
und des Rotors dargestellt. Diese Ausbildung der Maschine hat den Zweck, eine Verstellbarkeit
zu ermöglichen, was besonders dann erforderlich ist, wenn die Zerkleinerungselemente
eine gewisse Abnutzung erfahren haben.
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Die Zerkleinerungselemente können, wie in F i g. 3 und 4 gezeigt,
verschiedene Formen haben; die Rippen können beispielsweise stumpf, scharfkantig
oder sägezahnförmig sein.
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In F i g. 3 ist die Vorrichtung 14 für die Zuführung von Dampf
dargestellt und in F i g. 4 eine Vorrichtung 15 zur Verstellung der feststehenden
Zerkleinerungselemente 6.
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Aus F i g. 5 ist die eingangs beschriebene Wellen-oder zickzackförmige
Anordnung des Siebes 16 ersichtlich.
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Wie in F i g. 6 dargestellt, können an Stelle von Querrippen die Zerkleinerungselemente
5 mit Zähnen besetzt werden. Die Zähne können die verschiedenartigsten Formen haben,
wobei man pyramidenartigen und trapezförmigen Erhöhungen den Vorzug einräumen wird
und diese gegeneinander versetzt anordnet, so daß der Fasergutstrom noch eine weitere
Durchwirbelung erfährt.
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In F i g. 7 sind die Zerkleinerungselemente auf einem vieleckigen
Rotor angeordnet, die sich in zwei Stufen verjüngen.
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Die Wirkungsweise der Maschine ist wie folgt: Das durch den Einlauf
2 zugeführte, in Wasser aufgeschwemmte Fasermaterial wird von den rotierenden Zerkleinerungselementen
5 erfaßt und kreisend im Arbeitsraum, der von dem Fremdkörperauffangraum 3, den
feststehenden Zerkleinerungselementen 6 und dem Sieb 8 gebildet wird, bewegt.
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In dem keilförmigen Raum zwischen den rotierenden und feststehenden
Zerkleinerungselementen 5, 6 und dem Sieb 8 wird der Stoff einer fortlaufenden intermittierenden
Wirbelung oder Pressung ausgesetzt. In die Maschine gelangende Fremdkörper, wie
Heftklammern oder andere Metallteile, werden durch die Zentrifugalkraft in den Fremdkörperauffangraum
3 geschleudert. Da mit den Fremdkörpern auch Faserstoffe in diesen Raum 3 geschleudert
werden,
werden diese von dem Wasser und der Luft, die um Unterteil des Fremdkörperauffangraumes
eingeführt werden, ständig in den Arbeitsraum zurückgeleitet. Die schweren Fremdkörper
setzen sich in dem unteren Teil des Auffangraumes 3 ab und können hier von Zeit
zu Zeit entnommen werden. Der Stoff verläßt die Maschine, nachdem er das Sieb 8
passiert hat, durch den Auslauf 9 vollkommen stippenfrei.