DE1461012B2

DE1461012B2 - Vorrichtung zum zerfasern von papierstoff

Info

Publication number: DE1461012B2
Application number: DE19641461012
Authority: DE
Inventors: William Richard Danforth Donald W Andover Mass Cleandaniel (V St A )
Original assignee: Bolton Emerson S A , Lausanne (Schweiz)
Priority date: 1963-08-26
Filing date: 1964-08-12
Publication date: 1973-05-17
Also published as: GB1031620A; US3241775A; SE315791B; DE1461012C3; DE1461012A1; NO128228B; AT292439B

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zerfasern von Papierstoff, bestehend aus einem eine zylindrische Arbeitskammer umgebenden Gehäuse mit axialem Zulauf für den Papierstoff, in dem eine feststehende und eine drehbare Scheibe vorgesehen sind, die Kanäle zur Aufnahme des Stoffes enthalten.

In kontinuierlich arbeitenden Anlagen für die Vorbehandlung von Papierfaserstoff, insbesondere für die Herstellung von faserigem Papierbrei, wird das Rohmaterial von der Siebmaschine durch verschiedene Apparate, wie z.B. Stoffmühlen und andere Raffineure, geschleust. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß die Einschaltung einer die Papierstoff-Flocken zu Fasern verarbeitenden Spezialmaschine in die Anlage wirkungsvoller und wirtschaftlicher ist.

Eine bekannte Bauart eines solchen Zerfaserers gleicht einem Scheibenraffineur mit scheibenförmigem Rotor und ringförmigem Stator, wobei der Papierstoff axial in die Vorrichtung eintritt und diese, nachdem er in Zerfaserungseinrichtungen, die in bestimmtem, konstantem Abstand voneinander angeordnet sind, einer großen Anzahl von Schlagen ausgesetzt wurde, in radialer Richtung wieder verläßt. Der Spalt zwischen den Zerfaserungseinrichtungen ist groß genug, damit die Fasern nicht verkürzt werden, jedoch schmal genug, damit die Flocken wiederholt mit dem Rotor zusammenprallen und dabei zu Fasern aufgelöst werden. Diese Operation verlangt einen überaus großen Leistungsaufwand und beeinflußt den Durchfluß nur wenig. Ein solcher Zerfaserer mit rotierendem Käfig ist beispielsweise in der USA.-Patentschrift 2 957 795 dargestellt. Die Zerfaserungseinrichtungen sind darin als axial, d. h. senkrecht zur Drehebene des Rotors verlaufende und sich teilweise überlappende konzentrische Zahnkränze ausgebildet.

Bei derartigen Vorrichtungen trifft der in axialer Richtung zugeführte Papierstoff zuerst auf die Stäbe oder Zähne eines schnell drehenden Rotors auf und wird dabei eher von den Zerfaserungseinrichtungen weggeschleudert, als diesen zugeführt. Auch kann der Papierstoff nur in einem Teil seines Weges durch die Vorrichtung behandelt werden, nämlich in der nach außen gerichteten Radialströmung, um anschließend entweder radial oder tangential aus der Vorrichtung herausbefördert zu werden.

Es sind auch Zerfaserer bekannt, bei denen die Zerfasereinrichtungen durch eng anliegende, ringförmige Scheiben gebildet werden, in deren sich gegenüberliegenden Oberflächen radial verlaufende Kanäle

ίο vorgesehen sind.

Ferner gibt es Zerfaserer, bei denen in den sich gegenüberliegenden Oberflächen von zwei Rotoren Kanäle vorgesehen sind. Die Kanäle auf beiden Oberflächen sind dabei gleich ausgebildet, d. h., sie besitzen einen großen Einlaßquerschnitt, der in Strömungsrichtung abnimmt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung der eingangs genannten Bauart dahingehend zu verbessern, daß verhindert wird, daß der zu behandelnde Papierstoff von der Zuführkammer direkt den Zerfaserungseinrichtungen des sich schnell drehenden Rotors zugeführt wird, was oft lediglich ein unwirtschaftliches Zurück- und Wegschleudern, des Papierstoffes sowie eine ungwollte, d.h. zu weit gehende Behandlung bzw. Bearbeitung desselben bewirkt.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch

.gelöst, daß die Tiefe der Kanäle der stationären Scheibe in Strömungsrichtung ständig abnimmt, während die Tiefe der Kanäle der rotierenden Scheibe in Strömungsrichtung ständig zunimmt.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Zerfasern von Papierstoff wird gegenüber den bekannten vergleichbaren Vorrichtungen vermieden, daß der zu behandelnde Papierstoff von der Zuführkammer direkt den Zerfaserungseinrichtungen des sich schnell drehenden Rotors zugeführt wird, so daß ein Produkt gleichmäßiger Beschaffenheit erreicht werden kann.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist dabei vorgesehen, daß die Kanäle der stationären Scheibe von Rippen begrenzt werden, die an ihren Enden angeschrägt sind. Durch diese Maßnahme wird eine innere über den Umfang führende Nut gebildet, die dazu dient, den Papierstoff in zwischen stationären Rippen liegenden stationären Kanälen aufzunehmen. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Ansicht, teilweise im Schnitt, einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die in eine Anlage zur Papierherstellung eingebaut ist,

F i g. 2 eine vergrößerte Ansicht von oben auf den Zerfaserer nach Fig.7, teilweise im Schnitt durch die Linie 2-2,

F i g. 3 ein vergrößertes Detail einer abnehmbaren stationären Scheibe, mit am Umfang angeordneten Kanälen,
F i g. 4 eine ähnliche Ansicht einer abnehmbaren rotierenden Scheibe,

F i g. 5 eine Teilansicht der Kanäle einer staionären Scheibe, bei denen die tiefen Enden zur Aufnahme des Papierstoffes vorgesehen sind,

F i g. 6 einen Vertikalschnitt, in vergrößertem Maßstab, durch den Zerfaserer nach F i g. 1,

F i g. 7 eine der F i g. 6 ähnliche Ansicht, wobei nur in der Eintrittkammer Zerfaserungseinrichtungen vorgesehen sind,

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F i g. 8 ebenfalls eine der F i g. 6 ähnliche Ansicht, Abständen entweder von Hand oder automatisch ge-

mit einem Prallkörper in der Eintrittkammer und öffnet werden kann, damit das sich darin angehäufte

Zerfaserungseinrichtungen in der Austrittkammer, Material entfernt werden kann,

und Vorzugsweise besteht das Gehäuse 28 aus ver-

Fig. 9 einen Zerfaserer von der Seite, teilweise im 5 schiedenen leicht auseinandernehmbaren Teilen, wie

Schnitt. z.B. einem Boden 60, der zylindrischen Wand 29

Der in F i g. 1 gezeigte Zerfaserer 20 ist in eine und der Stirnwand 31, welche mittels Schrauben 61 Anlage zur Verarbeitung von Papierstoff eingebaut. zu einer Einheit zusammengebaut sind. Der Boden Die Anlage umfaßt beispielsweise einen Sichter 21 60 ist mittels Schrauben 62 am Flansch 38 des Mound Stoff mühlen 22 bekannter Bauart, ίο torgehäuses befestigt, wobei der Übergangsspalt

Der aus dem Sichter 21 austretende flockige, je- durch einen zylindrischen Mantel 63, der mittels

doch nicht zerfaserte Papierstoff wird, z. B. mittels Schrauben 64 befestigt ist, abgedeckt ist. Der Boden

der außerhalb des Zerfaserers angeordneten Pumpe 60 umfaßt die Austrittkammer 50, den Auslaß 65 für

23, unter einen Druck von etwa 5 bis 7 kg/cm² ge- den behandelten Papierstoff, welcher mit der Leitung

setzt. Damit wird einerseits die Wirkung der Zentri- 15 26 in Verbindung steht, sowie den Leckauslaß 66,

fugalkräfte, welche im Zerfaserer auf den Stoff wir- durch den von der Platte 42 aufgefangener

ken, und andererseits der durch Reibung bedingte Stoff und Flüssigkeit abgeleitet wird. Das um die Ro-

Druckabfall ausgeschaltet, so daß sich der Papier- torwelle 35 abgedichtete Gehäuse 67 ist mittels

stoff in jedem Fall in der angegebenen Pfeilrichtung Schrauben 67 auf dem Boden 60 befestigt und um-

vorwärts bewegt. Die Leitungen 24, 25 und 26 für 20 faßt den Durchgang 69 für unter Druck stehende,

den Stoff gehören ebenfalls zur Anlage. eintretende Dichtungsflüssigkeit.

Der Zerfaserer 20 besteht aus einem Gehäuse 28 Die zylindrische Wand 29 und der Boden 60 besitmit einer zylindrischen Wand 29 und zwei Stirnwän- zen beide rechtwinklige Sitzflächen 71 und 72, wobei den 31 und 32. Zusammen bilden sie eine zylin- der Raum oder die Nut zwischen diesen'Sitzen zur drische Druckkammer 33, in welcher der Stoff zerfa- 25 Aufnahme und zum Festklemmen der ringförmigen sert wird. In der Mitte der Kammer 33 ist ein Schei- Stirnwand 32 dienen. Diese Stirnwand 32 besitzt benrotor 34 drehbar gelagert. Er dreht in einer paral- einen ringförmigen Sitz 73, in dem eine demontier-IeI zu den Stirnwänden 31 und 32 verlaufenden bare ringförmige stationäre Scheibe 74 mittels Ebene. Die Tragwelle 35 des Rotors wird von einem Schrauben 75 befestigt ist. Die Stirnwand 31 besitzt Antrieb 36, wie z. B. einem Elektromotor 37; in Dre- 3° ihrerseits einen Sitz 76, in der eine entsprechende, hung versetzt. Vorzugsweise ist der Rotor 34 direkt ebenfalls demontierbare ringförmige stationäre mit der Welle .35 verbunden, damit zusätzliche Scheibe 77 mittels Schrauben 78 festgehalten wird. Kupplungs- und -Lagerorgane vermieden werden Damit der Spalt zwischen den Einlaß- und Auslaßkönnen. Damit auf einen zusätzlichen Ständer ver- seiten des Rotors 34, dessen Weite sich beispielszichtet werden kann, wird das Gehäuse 28 des Zerfa- 35 weise durch Verschleiß verändern könnte, beliebig serers direkt am Flansch 38 des Motorgerhäuses 39 groß gehalten werden kann, werden Unterlagsscheibefestigt. ben 81 und 80 unter die Scheiben 74 und 77

Durch eine mechanische Dichtung 41 bekannter gelegt.
Bauart, die sich im Gehäuse 67 befindet, wird ver- Die Zerf aserungseinrichtungen 83 für den Stoff mieden, daß sich in der Arbeitskammer befindlicher 4° umfassen einerseits die demontierbaren stationären Papierstoff der Antriebswelle entlang nach unten Scheiben 74 und 77 und andererseits die ebenfalls entweichen kann. Durch die Schleuderplatte 42 wird demontierbaren und ringförmigen rotierenden Scheiferner vermieden, daß eventuell herabfließende Dich- ben 84 und 85. Die Scheibe 84 ist mittels Schrauben tungsflüssigkeit zum Motor gelangen kann. Der Ro- 87 auf der Einlaßseite oder Fläche 86 des Rotors 34 tor 34 teilt die Kammer 33 in zwei Unterkammem 45 befestigt, während die Scheibe 85 mittels Schrauben auf, welche im folgenden Beschreibungsteil als Ein- 89 auf der entgegengesetzten Seitenfläche 88 des Rotrittkammer 43 und Austrittkammer 45 bezeichnet tors 34 montiert ist. Der unter Druck stehende Pawerden. Erstere liegt zwischen der Stirnwand 31 und pierstoff wird von der Pumpe 23 durch die axial geder gegenüberliegenden Rotorfläche 44, während richteten Einlasse 48 in den Zerfaserer 20 gepumpt, sich die zweite zwischen der Rotorfläche 46 und der 5° Der Stoff strömt dann durch die Zerfaserungseinrich-Stirnwand 32 befindet. In der Stirnwand 31 sind tungen 91 zwischen der rotierenden Scheibe 84 und axial gerichtete Einlasse 48 vorgesehen. In der Stirn- der stationären Scheibe 77 von der Eintrittkammer wand 32 befinden sich axial verlaufende Auslässe 49, 43 radial nach außen, um die Felge 92 des Rotors 34 welche vorerst in eine Entspannungskammer 50 füh- herum, durch die Zerfaserungseinrichtungen 93 zwiren, um anschließend in die zur Stoffmühle 22 füh- 55 sehen der rotierenden Scheibe 85 und der stationären rende Leitung 26 überzugehen. Scheibe 74 radial nach innen in die Austrittkammer

Die Eintrittkammer 43 auf der Einlaßseite des Ro- 45, um schließlich durch die axial gerichteten Austors 34 und die Austrittkammer 45 auf der Auslaß- lasse 49 den Zerfaserer wieder zu verlassen. Der Paseite des Rotors bilden gemeinsam eine über den pierstoff strömt somit einmal nach außen und einmal ganzen Umfang führende Kammer 51, in der sich 60 nach innen, wobei die Behandlung in den beiden vom Rotor 34 nach außen geschleuderte Fremdkör- Strömungsrichtungen die gleiche oder verschieden per ablagern können. Solche Körper kleben entweder sein kann, je nach Ausbildung der Scheibe,
!an der Innenseite der zylindrischen Wand 29 fest, Die Zerfaserungseinrichtungen 91 werden von I oder sie bewegen sich der Wand 52 entlang in den einer Behandlungsfläche 94 auf der rotierenden tangentialen Auslaß 53, wo sich eine zur Kontrolle 65 Scheibe 84 und einer Behandlungsfläche 95 auf der oder Reinigung bestimmte Öffnung 54 mit Dichtung stationären Scheibe 77 gebildet, wobei der Spalt zwi-55 am Deckel 56 befindet. Der Auslaß 53 führt zu sehen ihnen in keinem Fall kleiner ist als der Durch- ! einem Schließventil 57, das in bestimmten zeitlichen messer der Stoff-Fasern, da nur die Auflösung der

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Stoff-Flocken in einzelne Fasern, jedoch kein Zer- sprechenden Teile der rotierenden Scheibe 84, mit kleinern oder Zerschneiden der Fasern selbst, wie der Ausnahme, daß sich die flachen Enden 123 z. B. in einer Stoff mühle, stattfinden soll. Die Be- außen und die tiefen Auslaßenden 124 innen befinhandlungsflächen 95 und 96 sind mit einer Anzahl den, damit der behandelte Papierstoff in die axial ge- \m Abstand voneinander angeordneten radial verlau- 5 richteten Auslässe 49 geleitet werden kann, fenden, sich verengenden Strömungskanälen 97 für F i g. 6 zeigt eine Ausführungsform mit zwei staden Stoff ausgerüstet. Jeder Kanal besitzt ein tiefes tionären Scheiben und den zugehörigen, gegenüber- und ein flaches Ende 98 bzw. 99. Der Teil der liegenden rotierenden Scheiben, wie sie für hohe Lei-Scheibe zwischen den Kanälen wird von Rippen 100 stung, jedoch kleine Kapazität zur Zerfaserung von gebildet. So kann beispielsweise eine rotierende io schwierig zu verarbeitendem Stoff verwendet wird. Scheibe mit einem Durchmesser von 220 mm 72 Die durch den Rotor in der Eintritt- und der Ausgleichmäßig verteilte Strömungskanäle und 72 züge- trittkammer erzeugten Zentrifugalkräfte heben sich hörige Rippen aufweisen, während eine stationäre untereinander auf.

Scheibe mit einem Durchmesser von 305 mm bereits Durch Reibung wird ein Druckverlust auftreten

102 solche Kanäle und Rior>en aufweisen kann. Dies 15 Der Einlaßdruck ist jedoch hoch genug, in der Grö-

in der Annahme, daß die Kanäle am flachen Ende 9° ßenordnung von 5 bis 7 kg/cm², damit der Stoff si-

etwa 1,6 mm tief sind und am tiefen Ende 98 etwa 5 eher durch den ganzen Zerfaserer hindurchfließen

bis 8 mm tief sind, je nach dem Durchmesser der sta- kann,

tionären Scheibe. Der in Fig. 7 gezeigte Zerfaserer 20 ist für eine

Die Kanäle sind etwa 5 mm breit mit parallelen 20 große Kapazität (große Durchflußmenge) gedacht,

Seitenwänden 101 und 102, und die Rippen haben und eignet sich insbesondere für relativ leicht zer-

Seitenwände von innen etwa 3 mm Breite, die sich faserbaren Papierstoff. Die untere stationäre Scheibe

bis zu etwa 5 mm Breite im äußeren Teil erweitern. 74 und die untere rotierende Scheibe 85 wurden ent-

Das tiefe Ende 98 der Strömungskanäle in der sta- fernt, so daß nur noch die Zerfaserungseinrichtungen tionären Scheibe 77 befindet sich außen, und die 25 91 vorhanden sind und der Papierstoff nur noch in Rippen 100 sind an dieser Stelle abgeschrägt, um einer Strömungsrichtung behandelt wird. Auf eine innere über den Umfang führende Nut 103 zu Wunsch kann ein Füllring, der den gleichen Querbilden, die dazu dient, den Stoff zwischen stationären schnitt aufweist wie die Sitze 71 und 72, in diese Rippen liegenden stationären Kanälen aufzunehmen. Sitze eingepaßt werden und die Stirnwand 32 erset-Die totale Querschnittfläche dieser Kanäle ist gleich 30 zen, damit sich der Papierstoff von den Zerfasejener des zuströmenden Papierstoffstromes. rungseinrichtungen direkt zum Auslaß 65 bewegen

Erst nachdem der Stoff in die stationären Strö- kann.

mungskanäle eingedrungen ist, wird er dank dem an- Bei dieser Ausführungsform mit gemäßigten bis geschrägten Boden 104 der Kanäle zur Behandlung kleinen Durchflußmengen entsteht gezwungenermaden Zerfaserungseinrichtungen 91 zugeführt. Von 35 ßen eine Pumpwirkung. Die äußeren Pumporgane dort gelangt er in die Rotorkanäle, die mit hoher Ge- spielen keine funktionswichtige Rolle mehr, schwindigkeit, etwa 3600 U/min, rotieren. Die Strö- F i g. 8 zeigt einen weiteren Zerfaserer 20, der mungskanäle 106 in der Behandlungsfläche 94 der dazu dient, den Papierstoff beim Durchgang durch rotierenden Scheibe 84 verengen sich ebenfalls. Sie die Zerfaserungseinrichtungen 93, die von der uuteweisen einen schrägen Boden 107, ein flaches Ende 4° ren rotierenden Scheibe 85 und der unteren stationä- 108, welches einen Teil der innenliegenden Umfangs- ren Scheibe 74 gebildet werden, zu zerfasern und nut 103 bildet, und ein tiefes Austrittende 109 auf dabei gleichzeitig schwere und/oder feine Fremdkörder Felge 92 des Rotors auf. Die Strömungskanäle per, die dem Stoff beigenmcht sind, von diesem zu 106 sind in gleichen Abständen voneinander an- trennen. Den Fremdkörpern werden von dem pumgeordnet und weisen im wesentlichen die gleichen 45 penden Prallkörper 130 hohe Zentrifugalkräfte aufAbmessungen auf wie die Strömungskanäle 97. Sie gezwungen. Sie werden nach außen in die Kammer werden durch eine Anzahl Rippen 110 abgegrenzt, 33 geschleudert, um sich schließlich im Schmutzwobei letztere den Rippen 100 entsprechen. Der ra- sammler 51 abzulagern. Von dort können sie durch' dial in die Strömungskanäle 97 eindringende Stoff das Ventil 57 kontinuierlich oder von Zeit zu Zeitj: wird anschließend in axialer Richtung durch die sich 5° entfernt werden. 1 radial erstreckenden Zerfaserungseinrichtungen 91 Die obere stationäre Scheibe 77 wurde entfernt.!, geführt und wird einer großen Anzahl Schlägen aus- damit die Fremdkörper ohne Hindernis in die Kam-|· gesetzt. Die Schläge werden von den schnell rotieren- mer 33 gelangen können. Der Prallkörper, ein Pro j· den Rippen 110 erteilt. Danach strömt der Stoff aus peller 130, weist vorzugsweise acht radial abstehend : den tiefen Enden 109 der Strömungskanäle der rotie- 55 Schaufeln 131 auf, die eine Form aufweisen, wie sl· ! renden Scheibe aus. aus F i g. 8 hervorgeht. |

Die Strömungskanäle 112 in der Behandlungs- Es hat sich herausgestellt, daß bei Papierstoffer, jj

fläche 96 der stationären Scheibe 74 sind, verglichen mit einer Konsistenz von 6 °/o und mehr die Reini-j·

mit den Kanälen der stationären Scheibe 77, genau gung von Fremdkörpern außerordentlich wirksam j

gegenteilig ausgebildet, d. h., die tiefen Enden 113 60 ist und der Stoff in den Zerfaserungseinrichtungen |i

befinden sich außen, und der schräge Boden 114 jedes 93 ohne Beschädigung der Behandlungsorgane zerfa-

Kanals endet in einem flachen Ende 115 im radial sert werden kann. Diese Reinigung schützt selbstver-:

weiter einwärts liegenden Teil. Die Rippen 116 sind ständlich auch die an den vorliegenden Zerfaserer;

an der Stelle 117 abgeschrägt, um auf dem Umfang angeschlossenen Stoffmühlen und andere Maschinen!

eine Eintrittsnut 118 zu bilden. Die Strömungskanäle 65 vor Beschädigungen.

120 in der Behandlungsfläche 121 der rotierenden Die Zerfaserungseinrichtungen 91 und 93 verlau-!

Scheibe 85, die Rippen 122 dazwischen, und die Ab- fen parallel zu den Stirnwänden 31 und 32 und zur!

messungen der Teile sind genau gleich wie die ent- Drehebene des Rotors 34. Bei jeder der gezeigten¹

Ausführungsformen wird der Stoff wenigstens in piner radialen Strömungsrichtung von den ebenfalls radial verlaufenden Zerfaserungswerkzeugen behandelt, wobei der Stoff diesen Werkzeugen immer aus stationären Statorkanälen zugeführt wird.

Der Zerfaserer 20 kann natürlich auch horizontal angeordnet werden, z.B. indem er an ein horizontal angeordnetes Motorgehäuse angeschraubt wird. Die vertikale Anordnung der gezeigten Beispiele erfolgte aus platzsparenden Gründen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

309 520/5

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Zerfasern von Papierstoff, bestehend aus einem eine zylindrische Arbeitskammer umgebenden Gehäuse mit axialem Zulauf für den Papierstoff, in dem eine feststehende und eine drehbare Scheibe vorgesehen sind, die Kanäle zur Aufnahme des Stoffes enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Kanäle (97, 112) der stationären Scheibe (77, 74) in Strömungsrichtung ständig abnimmt, während die Tiefe der Kanäle (106, 120) der rotierenden Scheibe (84, 85) in Strömungsrichtung ständig zunimmt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (97) der stationären Scheibe (77, 74) von Rippen (100) begrenzt werden, die an ihren Enden angeschrägt sind.