DE202009018666U1

DE202009018666U1 - Disperger IV

Info

Publication number: DE202009018666U1
Application number: DE202009018666U
Authority: DE
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2009-12-08
Filing date: 2009-12-08
Publication date: 2012-11-07
Anticipated expiration: 2019-12-09

Abstract

Dispergiervorrichtung zum Dispergieren von Faserstoff (1) mit einem Gehäuse (2), in welchem ein erstes Behandlungswerkzeug (3) und ein zweites Behandlungswerkzeug (4) angeordnet ist, wobei die Behandlungswerkzeuge (3, 4) jeweils eine rotationssymmetrische Form haben, koaxial zueinander angeordnet sind, jeweils in mehreren ringförmigen, zu ihrer Mitte konzentrischen Reihen (5) angeordnete Zähne (6) aufweisen, zwischen denen sich Zahnlücken befinden, die von dem Faserstoff (1) radial durchströmt werden und zwischen den Zahnreihen (5) ringförmige Zwischenräume vorhanden sind, die so angeordnet sind, dass zumindest eine Zahnreihe (5) eines Behandlungswerkzeuges (3, 4) in einen ringförmigen Zwischenraum des anderen, komplementären Behandlungswerkzeuges (4, 3) hineinreicht, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige Zähne (6) wenigstens eines Behandlungswerkzeuges (3, 4) mindestens eine radial verlaufende Nut (9) besitzen, welche sich wenigstens über den Zahnkopf (10) erstreckt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Dispergiervorrichtung zum Dispergieren von Faserstoff mit einem Gehäuse, in welchem ein erstes Behandlungswerkzeug und ein zweites Behandlungswerkzeug angeordnet ist, wobei die Behandlungswerkzeuge jeweils eine rotationssymmetrische Form haben, koaxial zueinander angeordnet sind, jeweils in mehreren ringförmigen, zu ihrer Mitte konzentrischen Reihen angeordnete Zähne aufweisen, zwischen denen sich Zahnlücken befinden, die von dem Faserstoff radial durchströmt werden und zwischen den Zahnreihen ringförmige Zwischenräume vorhanden sind, die so angeordnet sind, dass zumindest eine Zahnreihe eines Behandlungswerkzeuges in einen ringförmigen Zwischenraum des anderen, komplementären Behandlungswerkzeuges hineinreicht.
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.
Dabei kann jedoch oft das Ergebnis der Dispergierung noch nicht befriedigen. Außerdem verschleißen die Behandlungswerkzeuge relativ schnell.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher die Dispergierung bei möglichst geringem Verschleiß der Behandlungswerkzeuge zu verbessern.
Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe dadurch gelöst, dass zumindest einige Zähne wenigstens eines Behandlungswerkzeuges mindestens eine radial verlaufende Nut besitzen, welche sich wenigstens teilweise über den Zahnkopf erstreckt.
Als radial verlaufend werden dabei Nuten verstanden, die zumindest mit einer Richtungskomponente senkrecht zur Umfangsrichtung des Behandlungswerkzeuges verlaufen.
Die Faserstoffsuspension durchströmt den Spalt zwischen den Behandlungswerkzeugen in der Regel von innen nach außen. Während sich die Behandlungswerkzeuge relativ zueinander bewegen, bilden die radial verlaufenden Nuten, insbesondere weil sie zumindest über den Zahnkopf verlaufen, zusätzliche Arbeitskanten, was die Dispergierung, insbesondere die Schmutzpunktzerkleinerung, die Druckfarbenablösung sowie die Stickyzerkleinerung verbessert.
Auf diese Weise lassen sich der Energiebedarf sowie der Verschleiß erheblich reduzieren.
Um diese Wirkung möglichst umfassend zu erhalten, sollte der überwiegende Teil, vorzugsweise alle Zähne mindestens einer Zahnreihe, vorzugsweise eines Behandlungswerkzeuges und insbesondere alle Zähne des Dispergers wenigstens eine, sich zumindest teilweise über den Zahnkopf erstreckende, radial verlaufende Nut besitzen.
In vielen Fällen genügt es hierzu, wenn ein Teil der Zähne, vorzugsweise alle Zähne nur eine radial verlaufende Nut besitzen.
Allerdings kann es bei hohen Anforderungen zur Schaffung möglichst vieler Arbeitskanten von Vorteil sein, wenn ein Teil der Zähne, vorzugsweise alle Zähne mehrere, radial verlaufende Nuten besitzen.
Dabei ist es von Vorteil, wenn die radial innere und äußere Zahnflanke eines Zahnes und/oder die gegenüberliegenden Zahnflanken benachbarter Zahnreihen wenigstens eine, sich insbesondere nur über einen Teil der Strecke zwischen Zahngrund und Zahnkopf erstreckende, radial verlaufende Nut besitzen.
Der Bereich des Zahnkopfes ist besonders sensibel, weil dort die Schichtdicke der Faserstoffsuspension in der Regel höher als im Bereich der Zahnflanken ist.
Wegen des hohen Verschleißes sollte die radiale Nut im Zahnkopf möglichst tief sein.
Daher ist es vorteilhaft, wenn die maximale Tiefe der radialen Nut im Zahnkopf zwischen 4 und 12 mm, vorzugsweise zwischen 5 und 8 mm liegt.
Oft ist es ausreichend, wenn sich die radiale Nut zumindest bei einem Teil der Zähne, vorzugsweise bei allen Zähnen nur über den Zahnkopf erstreckt.
Um einem Verstopfen der radialen Nut entgegenzuwirken sollte sich die radiale Nut jedoch zumindest bei einem Teil der Zähne, vorzugsweise bei allen Zähnen über den Zahnkopf hinaus erstrecken. Dabei ist es von Vorteil, wenn sich die radiale Nut beidseitig, d. h. in den Bereich der radial inneren und äußeren Zahnflanke erstreckt.
Außerdem kann der Verschleiß vermindert und der Stofffluss verbessert werden, wenn der Nutgrund der radialen Nut im Bereich des Zahnkopfes konvex gekrümmt ist.
Sofern die Zähne in Umfangsrichtung breit genug sind, können mehrere radiale Nuten in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet werden.
Es kann dabei allerdings auch vorteilhaft sein, wenn die radial verlaufenden Nuten radial hintereinander und/oder radial versetzt zueinander angeordnet sind.
Für die Wirksamkeit der radialen Nuten, aber auch bei der Herstellung, insbesondere beim Gießen ist es von Vorteil, wenn die Breite der radialen Nuten in Richtung Zahnoberfläche konstant bleibt oder sich vorzugsweise vergrößert.
Des Weiteren kann es von Vorteil sein, wenn sich wenigstens eine radial verlaufende Nut im Zahngrund befindet. Als Gegenfläche für den Zahnkopf ist der Zahngrund besonders wichtig, insbesondere zur Schaffung von Gegenarbeitskanten.
Zur Verlängerung der Betriebszeit ist es außerdem von Vorteil, wenn einige Zähne, vorzugsweise die Mehrheit der Zähne und insbesondere alle Zähne wenigstens einer Zahnreihe, vorzugsweise wenigstens eines Behandlungswerkzeuges und insbesondere alle Zähne des Dispergers zumindest eine in Umfangsrichtung verlaufende Nut besitzen.
Entsprechend den Anforderungen kann es dabei genügen, wenn ein Teil der Zähne, vorzugsweise alle Zähne nur eine in Umfangsrichtung verlaufende Nut besitzen. Es kann jedoch auch erforderlich sein, dass ein Teil der Zähne, vorzugsweise alle Zähne mehrere in Umfangsrichtung verlaufende Nuten besitzen.
Dabei kann sich die in Umfangsrichtung verlaufende Nut auf dem Zahnkopf und/oder an einer radial inneren oder äußeren Zahnflanke befinden.
Auch hierbei kann es von Vorteil sein, wenn die radial innere und äußere Zahnflanke eines Zahnes oder die gegenüberliegenden Zahnflanken benachbarter Zahnreihen wenigstens eine in Umfangsrichtung verlaufende Nut besitzen.
Damit der Faserstoff in Umfangsrichtung nicht zu stark beschleunigt wird, sollten die radial verlaufenden Nuten nicht tiefer als die in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten sein.
Da die meisten Behandlungswerkzeuge gegossen werden, ist es vorteilhaft, wenn der radiale Querschnitt der Zähne pyramidenstumpfförmig ausgebildet ist.
In Abhängigkeit von den Anforderungen sowie der Beschaffenheit der Faserstoffsuspension können beide Behandlungswerkzeuge von gegensinnig angetriebenen Rotoren gebildet werden. Meist jedoch wird ein Behandlungswerkzeug von einem antreibbaren Rotor und das zweite Behandlungswerkzeug von einem feststehenden Stator gebildet.
Nachfolgend soll die Erfindung an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In der beigefügten Zeichnung zeigen:
1: einen schematischen Querschnitt durch eine Dispergiervorrichtung;
2: eine Draufsicht auf ein Behandlungswerkzeug 3;
3a + b: unterschiedliche Zahnquerschnitte in radialer Richtung;
4a + b: die beiden Ansichten gemäß dem Schnitt in 3;
5a + b: weitere Zahnquerschnitte in radialer Richtung;
6a + b: die beiden Ansichten gemäß Schnitt in 5.
Der hochkonsistente Papierfaserstoff 1 wird gemäß 1 direkt in den zentralen Bereich der Dispergergarnitur, welche von den beiden Behandlungswerkzeugen 3, 4 gebildet wird, gedrückt.
Während ein Behandlungswerkzeug 3 feststehend und damit als Stator ausgebildet ist, ist das andere Behandlungswerkzeug 4 rotierbar im Gehäuse 2 des Dispergers gelagert.
Die Dispergergarnitur mit dem Stator und dem Rotor wird also radial innen beschickt.
Bekanntlich wird Dispergierung dadurch bewirkt, dass Zähne 6 mit relativ hoher Geschwindigkeit relativ dicht aneinander vorbeibewegt werden und der sich dazwischen befindliche Faserstoff 1 starken Scherkräften unterworfen wird.
Hierzu kann der Faserstoff 1 über Heißdampf vorher aufgeheizt werden. Nach der Dispergierung fällt der dispergierte Faserstoff 1 nach unten durch den Auslass 12 heraus.
Wenn die axiale Position von Stator und Rotor relativ zueinander geändert wird, ändert sich dadurch auch der Spalt zwischen ihnen, wodurch sich in an sich bekannter Weise die Leistung des Dispergers steuern lässt.
Die Behandlungswerkzeuge 3, 4 haben jeweils eine rotationssymmetrische Form.
Dabei weisen die koaxial zueinander angeordneten Behandlungswerkzeuge 3, 4 jeweils in mehreren ringförmigen, zu ihrer Mitte konzentrischen Reihen 5 angeordnete Zähne 6 auf, zwischen denen sich Zahnlücken befinden, die von dem Faserstoff 1 radial nach außen durchströmt werden.
Zwischen den Zahnreihen 5 sind ringförmige Zwischenräume vorhanden, die so angeordnet sind, dass zumindest eine Zahnreihe 5 eines Behandlungswerkzeuges 3, 4 in einen ringförmigen Zwischenraum des anderen, komplementären Behandlungswerkzeuges 4, 3 hineinreicht.
Wie in den 2 bis 6 dargestellt, besitzen die pyramidenstumpfförmigen Zähne 6 radial verlaufende Nuten 8, 9, 15. Diese Nuten 8, 9, 15 bilden zusätzliche Arbeitskanten, was die Dispergierung verbessert.
Für die Erfindung wesentlich sind dabei die, sich zumindest über den Zahnkopf 10 erstreckenden, radialen Nuten 9, welche allein oder in Kombination mit anderen Radialnuten 8, 15 und/oder Umfangsnuten auftreten können.
Bei einer minimalen Zahnbreite von ca. 4 mm sollte die Breite der Radialnuten 8, 9, 15 etwa zwischen 1,5 und 2,5 mm liegen.
Schon allein wegen des erhöhten Verschleißes am Zahnkopf 10 sollte die dort vorhandene Radialnut 9 möglichst tief sein. Im Interesse einer gießtechnischen Herstellung sollte die maximale Tiefe der radialen Nut 9 im Zahnkopf 10 zwischen 4 und 12 mm, vorzugsweise zwischen 5 und 8 mm liegen.
Zur Verbesserung des Stoffflusses und damit ebenso zur Minderung des Verschleißes ist der Nutgrund 13 der radialen Nut 9 im Bereich des Zahnkopfes 10 konvex gekrümmt.
Dabei kann es, wie in 3b und 4b dargestellt, bereits genügen, wenn sich die radiale Nut 9 nur über den Zahnkopf 10 erstreckt.
Um einer Verstopfung der radialen Nut 9 entgegenzuwirken, ist es von Vorteil, wenn sich die radiale Nut 9, wie in 3a und 4a gezeigt, über den Zahnkopf 10 in den Bereich der radial inneren und äußeren Zahnflanke 11 hinaus erstreckt.
3a weist hierbei auf die Möglichkeit hin, die radiale Nut 9 des Zahnkopfes 10 unterschiedlich weit in die Zahnflanke 11 zu erstrecken. Eine längere Erstreckung kann beispielsweise entgegen der Flussrichtung, d. h. an der radial inneren Zahnflanke 11 vorteilhaft sein. Generell kann über die Nut-Erstreckung der Durchfluss mehr oder weniger gefördert werden, wobei auch wichtig ist, ob es sich dabei um einen Stator oder einen Rotor handelt.
Des Weiteren ist zwischen den Zähnen 6 der 3 bis 6 eine radial verlaufende Nut 15 im Zahngrund 14 realisiert, welche gegenüber dem Zahnkopf 10 des anderen Behandlungswerkzeuges 3, 4 Gegenarbeitskanten schafft.
In den 3 bis 6 ist außerdem zu erkennen, dass sich zwischen den benachbarten Zähnen 6 in Umfangsrichtung 7 vom Zahngrund 14 ausgehende Erhebungen 16 erstrecken, die die Festigkeit der Zähne 6 positiv beeinflussen.
Die in den 5 und 6 gezeigten Zähnen 6 besitzen jeweils noch eine oder mehrere separate, radial verlaufende Nuten 8 im Bereich der Zahnflanken 11 zur Bildung weiterer Arbeitskanten. Dabei verändert sich die Tiefe der Radialnut 8 der Zahnflanken 11 in Längsrichtung.
Wegen des pyramidenstumpfförmigen Querschnitt der Zähne 6 kann dies einfach dadurch erreicht werden, dass der Nutgrund 13 etwa senkrecht zum Zahngrund 14 verläuft, so dass sich die Tiefe zum Zahngrund 14 hin kontinuierlich vergrößert. Auf diese Weise vereinfacht sich das Gießen des Behandlungswerkzeuges 3, 4 erheblich.
In 5a und 6a besitzt die radial innere und äußere Zahnflanke 11 des Zahnes 6 jeweils eine radiale Nut 8, welche allerdings vom Zahnkopf 10 und vom Zahngrund 14 beabstandet ist.
Im Unterschied hierzu haben die die Zahnflanken 11 der Zähne 6 bei 5b und 6b zwei, radial hintereinander angeordnete Radialnuten 8.
Auch hier besitzen die Radialnuten 8 jeweils einen etwa senkrecht zur Radialrichtung bzw. der Rotationsebene des Behandlungswerkzeuges 3, 4 verlaufenden Nutgrund 13.
Dabei vergrößert sich die Breite der radialen Nuten 8 in Richtung Zahnflanke 11 geringfügig, was das Gießen der Nuten 8 erleichtert.
Durch die Aneinanderreihung der radialen Nuten 8 der Zahnflanken 11 ergibt sich ein stufenförmiger Verlauf.

Claims

Dispergiervorrichtung zum Dispergieren von Faserstoff (1) mit einem Gehäuse (2), in welchem ein erstes Behandlungswerkzeug (3) und ein zweites Behandlungswerkzeug (4) angeordnet ist, wobei die Behandlungswerkzeuge (3, 4) jeweils eine rotationssymmetrische Form haben, koaxial zueinander angeordnet sind, jeweils in mehreren ringförmigen, zu ihrer Mitte konzentrischen Reihen (5) angeordnete Zähne (6) aufweisen, zwischen denen sich Zahnlücken befinden, die von dem Faserstoff (1) radial durchströmt werden und zwischen den Zahnreihen (5) ringförmige Zwischenräume vorhanden sind, die so angeordnet sind, dass zumindest eine Zahnreihe (5) eines Behandlungswerkzeuges (3, 4) in einen ringförmigen Zwischenraum des anderen, komplementären Behandlungswerkzeuges (4, 3) hineinreicht, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige Zähne (6) wenigstens eines Behandlungswerkzeuges (3, 4) mindestens eine radial verlaufende Nut (9) besitzen, welche sich wenigstens über den Zahnkopf (10) erstreckt.
Dispergiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der überwiegende Teil der Zähne (6), vorzugsweise alle Zähne (6) mindestens einer Zahnreihe (5) wenigstens eine, sich zumindest über den Zahnkopf (10) erstreckende, radial verlaufende Nut (9) besitzen.
Dispergiervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der überwiegende Teil der Zähne (6), vorzugsweise alle Zähne (6) mindestens eines Behandlungswerkzeuges (3, 4) wenigstens eine, sich zumindest über den Zahnkopf (10) erstreckende, radial verlaufende Nut (9) besitzen.
Dispergiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der überwiegende Teil der Zähne (6), vorzugsweise alle Zähne (6) des Dispergers wenigstens eine, sich zumindest über den Zahnkopf (10) erstreckende, radial verlaufende Nut (9) besitzen.
Dispergiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Zähne (6), vorzugsweise alle Zähne (6) nur eine radial verlaufende Nut (9) besitzen.
Dispergiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Tiefe der radialen Nut (9) im Zahnkopf (10) zwischen 4 und 12 mm, vorzugsweise zwischen 5 und 8 mm liegt.
Dispergiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die radiale Nut (9) zumindest bei einem Teil der Zähne (6), vorzugsweise bei allen Zähnen (6) nur über den Zahnkopf (10) erstreckt.
Dispergiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die radiale Nut (9) zumindest bei einem Teil der Zähne (6), vorzugsweise bei allen Zähnen (6) über den Zahnkopf (10) hinaus erstreckt.
Dispergiervorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die radiale Nut (9) in den Bereich der radial inneren und äußeren Zahnflanke (11) erstreckt.
Dispergiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Nutgrund (13) der radialen Nut (9) im Bereich des Zahnkopfes (10) konvex gekrümmt ist.
Dispergiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Zähne (6), vorzugsweise alle Zähne (6) mehrere radial verlaufende Nuten (8, 9) besitzen.
Dispergiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zahngrund (14) radial verlaufende Rillen (15) aufweist.
Dispergiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einige Zähne (6), vorzugsweise die Mehrheit der Zähne (6) und insbesondere alle Zähne (6) wenigstens einer Zahnreihe (5) zumindest eine in Umfangsrichtung (7) verlaufende Nut besitzen.
Dispergiervorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass sich die in Umfangsrichtung (7) verlaufende Nut auf dem Zahnkopf (10) befindet.
Dispergiervorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass sich die in Umfangsrichtung (7) verlaufende Nut an einer radial inneren oder äußeren Zahnflanke (11) befindet.
Dispergiervorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die radial verlaufenden Nuten (9) nicht tiefer als die in Umfangsrichtung (7) verlaufenden Nuten sind.
Dispergiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der radiale Querschnitt der Zähne (6) pyramidenstumpfförmig ausgebildet ist.
Dispergiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beide Behandlungswerkzeuge (3, 4) von gegensinnig angetriebenen Rotoren gebildet werden.
Dispergiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein Behandlungswerkzeug (4) von einem antreibbaren Rotor und das zweite Behandlungswerkzeug (3) von einem feststehenden Stator gebildet wird.