DE19701129A1 - Verfahren zur Zerkleinerung und Suspendierung von Papierstoff sowie Stofflöser zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zerkleinerung und Suspendierung von Papierstoff, bei dem dieser in einem Behälter mit Wasser vermischt, dabei zerkleinert und suspendiert wird, so daß eine papierstoffhaltige Suspension erzeugt und abgeführt wird.

Verfahren dieser Art werden hauptsächlich angewendet, um getrocknetes Zellstoffmaterial oder Altpapier in Suspension zu bringen. Das eingetragene Material wird in großen Stücken, Bahnen oder gepreßten Ballen mit Wasser intensiv vermischt, wozu in der Regel ein Misch- und Zerkleinerungsrotor eingesetzt wird. Diese Vorgänge laufen in einer Vorrichtung ab, die üblicherweise als Stofflöser bezeichnet wird. Sie besteht im wesentlichen aus einem Behälter für die Suspension und dem schon genannten Rotor.

Verständlicherweise werden solche Verfahren optimiert, wobei im wesentlichen eine schnelle und kraftwirtschaftliche Auflösung angestrebt wird. Als Standardtyp für einen Stofflöser hat sich ein senkrecht stehender zylindrischer Behälter mit einem Rotor im Bodenbereich durchgesetzt. In diesem Behälter wird Wasser und der aufzulösende Stoff von oben zugegeben und mit Hilfe des Rotors eine Trombenströmung in der Suspension erzeugt, bei der also im zentralen Bereich der Stoff vom Rotor nach unten angesaugt und im Bodenbereich radial nach außen gedrückt wird, wodurch sich eine Umtriebsströmung ergibt. Es sind auch Strömungsmaßnahmen bekannt, um diese Umtriebsströmung zu steuern. So wird z. B. durch entsprechende Strömungseinbauten (Schikanen) an der Behälterwandung die Umfangsströmung gebremst, da sie nur einen geringen Beitrag zur Auflösung bringt. Die Förderung des eigentlichen Umtriebs, d. h. der wiederholte Transport des aufzulösenden Stoffes in den Rotorbereich bringt dagegen eine Verbesserung des Effektes. Aus diesem Grund ist auch schon viel Entwicklung an den Rotoren und Behältern des Stofflösers betrieben worden.

Einen Versuch, das Verfahren zu verbessern, zeigt die DE 36 38 993 C2. Demnach wird die Strömung erzeugt, indem die Ansaugung der Suspension mit Hilfe eines seitlich angebrachten Rotors erfolgt. Auch die Schrägstellung der Rotorachse wurde schon durchgeführt, z. B. bei einem in der DE 32 24 705 C2 gezeigten Stofflöser, bei dem ein relativ hoch gebauter Rotor einen spitzen Winkel gegen die Vertikale einnimmt. Eine ähnliche Lösung zeigt auch die US 2,616,340.

Aus der DE 44 06 315 A1 ist ein Müllauflöser bekannt mit einem Auflösebehälter, dessen Grundriß aus einem regelmäßigen Sechseck besteht. In diesem Behälter taucht von oben ein zentral angeordneter Rührrotor ein. Bei Anwendung dieses Apparates für ein Verfahren zur Zerkleinerung und Suspendierung von Papierstoff wäre ein nicht optimaler Einzug des Papierstoffes zu erwarten.

Zur Verbesserung des Umtriebes sind auch schon unkonventionelle Wege beschritten worden, wie z. B. gemäß DE 34 29 514 C2, eine Mehrzahl von aufwendigen Rotoren innerhalb desselben Stofflöserbehälters.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ohne wesentlichen Mehraufwand das Verfahren zum Suspendieren von Papierstoff zu verbessern, wobei insbesondere der Einzug des Materials verbessert werden soll.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Es hat sich nämlich gezeigt, daß bei Durchführung des Verfahrens in einem Behälter mit eckiger Form in Verbindung mit einer exzentrischen Rotorenanordnung ein schnellerer Einzug des eingetragenen Papierstoffes und eine Verbesserung des Umtriebes möglich ist.

Zur Durchführung des Verfahrens geeignete Stofflöser, also solche mit Ecken aufweisenden Seitenwänden, haben oft auch bei der Herstellung Kostenvorteile. Sie können leicht in ebenen oder nur sehr gering gebogenen Einzelteilen transportiert und vor Ort montiert werden. Da solche Behälter nicht unter Druck stehen, ist die eckige Form ohne festigkeitsmäßige Nachteile.

Das Volumen und damit die Menge des gleichzeitig behandelten Stoffes ist bei gleichem maximalen Außenmaß in einem eckigen Stofflöser größer als in einem runden, wobei sich viereckige Behälter zudem leichter im Gebäude unterbringen lassen. Das größere Volumen führt zu einer höheren Verweilzeit während der Auflösung. In den Bereichen der Ecken ist die Bewegung und damit der Energieverbrauch gering, aber eine Quellung der Papierfasern kann stattfinden. Der vorgenannte Effekt kann auf Wunsch verstärkt werden, indem der Abstand zwischen dem Schnitt der Grundrißdiagonalen und der Rotormittellinie, also die Exzentrizität, größer ausgelegt wird.

Die Erfindung wird erläutert anhand von Zeichnungen. Dabei zeigen:

Fig. 1 Schematisch den Verfahrensablauf in einem oben offenen Stofflöser;

Fig. 2 Stofflöser der Fig. 1, Ansicht von oben;

Fig. 3-6 Stofflöser, Ansicht von oben, mit denen Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich sind.

In dem geschnitten in Seitenansicht gezeichneten Stofflöser der Fig. 1 ist die Durchführung des Verfahrens dargestellt. Der Papierstoff S wird zusammen mit Wasser W in einen Behälter 1 eingegeben. Innerhalb des Behälters 1 befindet sich eine Mischung aus Wasser und Papierstoff, welcher teilweise schon zerkleinert ist. Diese also mit groben und feinen Feststoffen versehene Suspension wird durch den im Bodenbereich des Behälters 1 angeordneten Rotor 2 in Umtrieb versetzt. Der Rotor wird durch einen nicht gezeigten Motor angetrieben. Die Suspension wird vom Rotor 2 im radial inneren Bereich angesaugt, wodurch längs der Mittellinie 3 des Rotors eine abwärts gerichtete Strömung entsteht. Infolge der Pumpwirkung des Rotors wird die Suspension radial nach außen gefördert und gelangt dadurch zur seitlichen Wandung des Behälters 1. Insgesamt entsteht dadurch eine Zirkulationsströmung 4, 4′, angedeutet durch Freihandpfeile. Wie an sich bekannt, wird bei diesem beschriebenen Auflösevorgang durch hydraulische Kräfte und durch Kontakt zwischen Rotor und Papierstoff die Zerkleinerung und Suspendierung des Papierstoffs bewirkt. Papierstoffteile, die genügend zerkleinert sind, können - wie hier gezeigt - durch ein Siebblech 6 den Behälter 1 verlassen und in einer faserstoffhaltigen Suspension P abgeführt werden. Dieses Verfahren kann sowohl kontinuierlich als auch diskontinuierlich betrieben werden. Das Siebblech 6 ist nicht unbedingt erforderlich. Der übliche Feststoffanteil in der Suspension P beträgt in der Regel um die 3 bis 6%. Das Verfahren ist aber grundsätzlich möglich in einem Bereich zwischen 2 und 15% Stoffdichte. Bei den höheren Stoffdichten sind am Rotor besondere Maßnahmen erforderlich, um den nötigen Umtrieb erzielen zu können. Auch diese Maßnahmen sind an sich bekannt.

Zur Veranschaulichung zeigt die Fig. 2 den Stofflöser der Fig. 1 in Ansicht von oben. Dabei sind die Löcher des Siebblechs 6 nicht dargestellt. Die Exzentrizität E ist hier der Abstand der Rotormitte vom Schnittpunkt der beiden Diagonalen 5, da der Grundriß des Behälters 1 regelmäßig ist und die Eckenanzahl gerade.

Die Fig. 3 zeigt eine Anordnung, bei der die Wandung einen sechseckigen Grundriß hat.

Etwas anders ist es in der Fig. 4 mit einem rechteckigen, nicht quadratischen Behälter, bei dem wiederum die Mitte des Rotors 2 um die Exzentrizität E versetzt neben dem Schnittpunkt der Diagonalen 5 liegt.

Zur Erläuterung, daß das Verfahren nicht nur in viereckigen Behältern möglich ist, zeigt Fig. 5 eine dreieckige Anordnung. Die Anzahl der Ecken kann sinnvoll gewählt werden; diese Entscheidung ist dem Ermessen des Fachmanns vorbehalten und richtet sich nach den Bedingungen, u. a. auch den Möglichkeiten des Einbaus. Entscheidend ist, daß eine Abweichung vom überwiegend runden Stofflöserbehälter realisiert wird und der Rotor exzentrisch im Boden angeordnet ist.

Es kann auch möglich sein, daß der Behälter 1 zwar eckig ist, seine Seitenwände jedoch eine leichte Krümmung aufweisen. Eine solche Variante zeigt Fig. 6. Dabei ist der Krümmungsradius R relativ groß, hier etwa das Sechsfache des Abstandes der entsprechenden Seitenwand zur Mitte des Rotors 2.

Claims (13)

1. Verfahren zur Zerkleinerung und Suspendierung von Papierstoff (S), bei dem dieser in einem Behälter (1) mit Wasser (W) vermischt, dabei zerkleinert und suspendiert wird, so daß eine papierstoffhaltige Suspension (P) erzeugt und abgeführt wird, wobei die seitliche Wandung des Behälters (1) einen im wesentlichen eckigen Grundriß hat und sich am Boden des Behälters (1) lediglich ein angetriebener Rotor (2) befindet, der die Suspension in einen Umtrieb versetzt, derart, daß sie im radial inneren Bereich dem Rotor (2) zugeführt und dann radial nach außen zur seitlichen Wandung des Behälters (1) getrieben wird, wodurch eine Zirkulationsströmung (4, 4′) im Behälter entsteht und der Papierstoff zerkleinert wird, wobei zwischen der Mittellinie (3) des Rotors (2) und der Senkrechten durch den Flächenschwerpunkt des Behältergrundrisses eine Exzentrizität (E) von mindestens 10% der maximalen Innenbreite des Behälters (1) besteht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittellinie (3) des Rotors (2) im wesentlichen vertikal ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die seitliche Wandung einen Grundriß von der Form eines gleichseitigen Polygons aufweist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die seitliche Wandung einen im wesentlichen rechteckigen Grundriß aufweist.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die seitliche Wandung einen dreieckigen Grundriß hat.

6. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Ecken gerade ist und die Exzentrizität (E) als Abstand zwischen der Mittellinie (3) des Rotors (2) und der Senkrechten durch den Kreuzungspunkt der Diagonalen (5) des Behältergrundrisses definiert ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundriß der seitlichen Wandung zwischen benachbarten Ecken einen gebogenen Abschnitt enthält, dessen Krümmungsradius mindestens dem Abstand zur Mittellinie (3) des Rotors (2) entspricht und der einen Umfangswinkel von nicht mehr als 45° hat.

8. Stofflöser zur Durchführung des Verfahrens nach einem der voranstehenden Ansprüche, mit einem oben offenen Behälter (1), dessen seitliche Wandung einen Ecken aufweisenden Grundriß hat sowie mit lediglich einem im Bodenbereich des Behälters (1) angeordneten eintreibbaren Rotor (2), der geeignet ist, im Behälter einen Stoffumtrieb zu erzeugen und den eingetragenen Papierstoff zu zerkleinern und zwischen dessen Mittellinie (3) und der Senkrechten durch den Flächenschwerpunkt des Behältergrundrisses eine Exzentrizität (E) von mindestens 10% der maximalen Innenbreite des Behälters (1) besteht.

9. Stofflöser nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Verlauf der Mittellinie (3) des Rotors (2) höchstens 5° von der Vertikalen abweicht.

10. Stofflöser nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden des Behälters (1) nicht eben ist.

11. Stofflöser nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände des Behälters aus ebenen Bauteilen bestehen.

12. Stofflöser nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände des Behälters zumindest teilweise aus Bauteilen bestehen, die eine Krümmung mit im wesentlichen horizontalen Krümmungsradius (R) aufweisen, der mindestens das Vierfache des Abstandes zur Mittellinie (3) des Rotors (2) beträgt.

13. Stofflöser nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände des Behälters zumindest teilweise aus Bauteilen bestehen, die eine Krümmung mit im wesentlichen horizontalen Krümmungsradius (R) aufweisen, der mindestens das Zehnfache des Abstandes zur Mittellinie (3) des Rotors (2) beträgt.