DE3304958C2 - Vorrichtung zum Auflösen von Faserstoffen in Flüssigkeit - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auflösen von Faserstoffen, wie z. B. Papierausschuß oder Papierabfall in Flüssigkeiten, bei der Flüssigkeit und Faserstoff von einem angetriebenen Rotor in einem Behälter umgerührt werden. Bei bekannten Einrichtungen ist die Durchmischung zu gering, so daß der Auflösungsprozeß in seinem Zeit- und Energiebedarf erheblich zu verkürzen ist. Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß die Innenseite des Hauptteiles in Umfangsrichtung mindestens eine nach innen gerichtete Profilierung aufweist, deren Linie mit größtem radialem Abstand zum Hauptteil etwa horizontal im unteren Bereich des Hauptteiles beginnend in einem aufwärts geführten Bogen nach einem Teilstück in Umfangsrichtung des Hauptteiles in eine senkrechte Tangente übergeht und von dort in Fortführung des Bogens bis etwa zum oberen Ende des Hauptteiles ein kurzes Stück wieder zurückgeführt ist.

Description

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Hauptteils in eine senkrechte Tangente übergeht und Tangente übergeht, den kleineren Teil bildet Hierdurch

von dort in Fortführung des Bogens bis etwa zum obe- wird eine Optimierung der Lage der Führungsflächen

ren Ende des Hauptteiles ein kurzes Stück wieder zu- und damit eine Optimierung von deren Leitwirkung er-

rückgeführt ist Eine Profilierung der erfindungsgemä- zielt, wodurch das Strömungsveriialten insgesamt des

ßen Art auf der Innenseite des Hauptteiles führt den 5 bewegten Stoffes im Sinne der Erfindung weiter verbes-

vorwiegend tangential anströmenden Sioff im Behälter sert werden kann.

aufwärts und verdreht dabei die Strömungsflächen so, Ebenfalls nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist daß der Stoff nach erfolgter Aufwärtsströmung in einem vorgesehen, daß der größte radiale Abstand der höch-Bogen in das Zentrum des Hauptteiles zurückgeschleu- sten Linie zur Innenseite des Hauptteiles nicht größer dert wird und dort wieder zum angetriebenen Rotor 10 als V3 des Innenradius des Hauptteiles ist Hierdurch absinkt und erneut umgepumpt wird. Da durch die be- wird erreicht, daß die Rückströmung im Zentrum zur schriebene Strömung nunmehr in Umf angsrichtung eine Erreichung des Rotors nicht unnötig behindert wird
erhebliche Strömungsbehinderung eintritt und außer- Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist dem die im Bereich der Profilierung aufwärts gerichtete noch vorgesehen, daß die Innenseite des Hauptteiles in Strömung jeweils an ihren Grenzflächen der Einzelteil- 15 Umfangsrichtung in gleichmässiger Verteilung mehrere chen die benachbarten Teilchen aufgrund der Reibwir- Profilierungen aufweist Hierdurch wird eine noch häukui>g ebenfalls aufwärts führt, tritt selbst im Bereich figere Umwälzung des Stoffes und eine weitere Verbesunmittelbar hinter der Profilierung in Umfangsrichtung serung der Strömungsverhältnisse in der gewünschten gesehen noch eine deutlich verbesserte Radialströmung Richtung erreicht Insgesamt wird hierdurch der Zeitbeein. Wegen der infolge der günstigen Strömung erhöh- 20 darf für die Bearbeitung und damit die Energieersparnis ten Reibung zwischen den einzelnen Teilchen und we- und Wirtschaftlichkeit weiter verbessert
gen der wesentlich häufigeren Berührung der einzelnen Schließlich ist nach einer Ausgestaltung der Erfin-Teilchen mit dem Rotor ist der gewünschte Auflösungs- dung noch vorgeschlagen, daß mindestens drei Profiliegrad wesentlich schneller als bisher erreicht, ohne daß rungen in gleichmäßiger Verteilung in Umfangsrichtung die Antriebsleistung des Motors hierfür hätte vergrö- 25 vorgesehen sind. Drei Profilierungen haben sich bei Bert werden müssen. Durch die Verkürzung des Zeitbe- Vorrichtung kleiner und mittlerer Größe als außerordarfs aber kann ein erheblicher Energieanteil für den dentlich wirksam erwiesen.
Antrieb eingespart werden. Die Erfindung soll nun anhand der beigefügten Zeich-

Die günstigeren Strömungsverhältnisse, die durch die nungen, die ein Ausführungsbeispiel zeigen, näher er-

Profilierung erzwungen werden, lassen gleichzeitig eine 30 läutert werden,

gegenüber herkömmlichen Vorrichtungen dieser Art Es zeigt

wesentlich größere Stoffdichte zu. So können mit einer F i g. 1 Schnitt durch eine Vorrichtung nach C-C aus

Einrichtung der erfindungsgemäßen Art ohne weiteres F i g. 4

Stoffdichten um 15% erreicht werden. Die erfindungs- F i g. 2 Schnitt A-A nach F i g. 1

gemäß angeordnete Profilierung wird auch als »Stoff- 35 Fig.3SchnittB-BnachFig. 1

Wendekurve« bezeichnet Hierdurch ist mit einem ein- F i g. 4 Ansicht in Richtung des Pfeiles D nach F i g. 1

zigen treffenden Begriff die Arbeitsweise der erfin- F i g. 5 Abwicklung der Führungsflächen eines Profils

dungsgemäßen Profilierung beschrieben. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist einen Behäl-

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgeschla- ter 1 auf mit einem zylindrischen Hauptteil 2 und einem

gen, daß die höchste Linie mindestens im zurückgeführ- 40 am unteren Ende dieses zylindrischen Hauptteiles 2 an-

ten Bereich einen größeren radialen Abstand zum geordneten schüsselfömigen Boden 3. Oberhalb des

Hauptteil aufweist, als im übrigen Bereich. Hierdurch schüsseiförmigen Bodens 3 befindet sich im Inneren des

wird die Stoffströmung auch bei größerer Stoffdichte Behälters 1 um eine Achse koaxial zur Achse 4 des

und vollständig gefülltem Hauptteil in gewünschter zylindrischen Hauptteiles 2 antreibbar ein Rotor 5, der

Weise sicher beeinflußt und die Rückströmung zum 45 Flügel 6 aufweist

Zentrum auch bei großer Stoffdichte sicher gewährlei- Die Innenseite 7 des zylindrischen Hauptteiles 2 weist

stet. eine Profilierung 9 auf, die sich radial nach innen und in

In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, daß Umfangsrichtung 8 über einen Teil des Umfanges des

die höchste Linie von Anfang bis Ende einen ständig zylindrischen Hauptteiles 2 erstreckt

wachsenden radialen Abstand zur Innenseite des 50 Die Profilierung 9 weist im Ausführungsbeispiel im

Hauptteiles aufweist. Hierdurch paßt sich die Vorrich- gesamten Verlauf einen im wesentlichen dreiecksförmi-

tung automatisch unterschiedlichen Füllungsständen gen Querschnitt auf (F i g. 2 und F i g. 3) und ist zusam-

und Stoffdichten an. mengesetzt aus der Leitwand 19 und der Leitwand 20,

Wiederum nach einer Ausgestaltung ist vorgesehen, deren Abwicklungen in Figur 5 dargestellt sind,

daß die Profilierung in einem Schnitt senkrecht zur 55 Die Spitze des Dreieckes bildet hierbei die Linie 10,

höchsten Linie ein Dreieck bildet, dessen an der hoch- die den größten radialen Abstand 13 von der Innenseite

sten Linie gelegener Spitzenwinkel gleich oder kleiner 7 des zylindrischen Hauptteiles 2 aufweist Diese Linie

als 90° ist. Hierdurch wird die Fertigung vereinfacht 10 ist am im unteren Bereich des zylindrischen Haupttei-

und es werden gut wirksame Führungsflächen erreicht les 2 liegenden Anfang der Profilierung 9 bis an die

Nach einer sndsren Ausgestaltung wiederum ist vor- so Innenseite 7 dss zylindrischen Hau^ttsües 2 hsrsngsgeschlagen, daß die Lage des Spitzenwinkels zum führt. Die gesamte Profilierung 9 und damit auch deren Hauptteil so ist, daß eine Senkrechte auf die Innenseite höchste Linie 10 ist hierbei — wie F i g. 1 und F i g. 4 des Hauptteiles durch die höchste Linie den Spitzenwin- deutlich zeigen — im unteren Bereich des zylindrischen kel so teilt, daß im Verlauf vom unteren zum oberen Hauptteiles 2 zunächst etwa horizontal, aber dabei der Ende der Profilierung gesehen der rechte Teil des von 65 Umfangskrümmung folgend angelegt um dann in einem der Senkrechten geteilten Spitzenwinkels unten der aufwärts geführten Bogen über ein Teilstück in Umgrößere ist, mit ansteigender Profilierung kleiner wird fangsrichtung 8 weitergeführt zu werden, der dann in und spätestens ab da. wo die Linie in die senkrechte eine senkrechte Tangente übereeht und in Fortführung

des Bogens bis etwa zum oberen Ende 11 des Hauptteiles 2 ein kurzes Stück 12 zurückgeführt ist Wegen der besonders günstigen Auswirkung auf die Strömungsverhältnisse sind hierbei die Leitwände 19 und 20 so gestaltet und angeordnet, daß im Anfangsbereich der Profilierung 9 der von den Leitwänden 19 und 20 eingeschlossene Spitzenwinkel 14 von einer Senkrechten 15 auf die Innenseite 7 des zylindrischen Hauptteiles 2 so aufgeteilt wird, daß auf der rechten Seite dieser Senkrechten 15 bei Blickrichtung im Sinne des Schnittes A-A der größere Teil 16 des Spitzenwinkels 14 liegt Mit ansteigender Profilierung wird dieser größere Teil 16 des Spitzenwinkels 14 immer kleiner, so daß er spätestens im Bereich des Schnittes B-B den kleineren Anteil bildet Vorteilhafterweise geschieht dies jedoch bereits früher, und es ist im Bereich des Schnittes B-B der Teil 16 des Spitzenwinkels 14 schon etwa zu Null geworden. Diese Gestaltung, die im Ausführungsbeispiel dargestellt ist hat sich als besonders günstig erwiesen. Im weiteren Verlauf der Profilierung 9 aufwärts kann dieser Teil 16 des Spitzenwinkels 14 wieder leicht größer werden als 0°. Dies hat vorteilhafte Auswirkungen bei vollständig gefülltem Behälter 1.

Im unteren Bereich des zylindrischen Hauptteiles 2 ist die Leitwand 20 der Profilierung 9 so geführt daß sie Bereiche des schüsseiförmigen Bodens 3 in der in F i g. 1 dargestellten Art überlappt Im Schnitt nach F i g. 2 ist dies besonders deutlich zu sehen. Hierdurch wird bereits im unteren Bereich die Strömung im gewünschten Sinne günstig beeinflußt Insbesondere wird durch diese Überlappung eine sich ansonsten gleichmässig ausbildende Rundumströmung, mit der der Stoff im Bereich des schüsseiförmigen Bodens 3 einfach nur rundgedreht wird, verhindert Der Aufprall des Stoffes auf diesen Bereich der Leitwand 20 führt dazu, daß der umlaufende Stoff sowohl aufwärts als auch nach innen umgelenkt wird und daher erneut in ja gewünschter Weise dem Rotor 5 und dessen Flügeln 6 zugeführt wird.

Wird der Rotor 5 angetrieben und dreht sich in Drehrichtung des Pfeiles 21, so stellt sich im Behälter 1 eine Strömung ein, wie sie etwa durch die Pfeile 22 symbolisiert wird. Hierbei wird der im Bereich des schüsseiförmigen Bodens 3 umlaufende Stoff im unteren Bereich der Leitwand 20 in der bereits beschriebenen Weise beeinflußt und umgelenkt Der darüber geschichtete Stoff wird ähnlich wie von einer Pflugschar von der Leitwand 19 aufgefangen und nach oben und zum Behälterzentrum umgelenkt Hierdurch wird die Drehbewegung des gesamten Stoffes in Umfangsrichtung des Behälters natürlich erheblich behindert, sodaß die aufwärts strömenden Teilchen jeweils ihre benachbarten Teilchen über Reibkräfte mit aufwärts reißen und sich durch die gegenseitige Reibung gleichzeitig zerkleinern. Gleichzeitig sorgt die Behinderung der Strömung in Umfangsrichtung dafür, daß auch in F i g. 1 beispielsweise rechts von der Leitwand 20 vorwiegend eine aufwärts gerichtete Strömung entsteht, wobei der Stoff dann im oberen Bereich zum Behälterzentrum zurückfällt Ist der Behälter 1 vollständig gefüllt, dann sorgt der obere Umlenkkonus 18 dafür, daß der strömende Stoff den w Behälter nicht verläßt sondern zum Behälterzentrum zurückgelenkt wird.

Die Leistung einer solchen Vorrichtung kann ohne Mehrbedarf an Antriebsenergie verbessert werden, wenn in Umfangsrichtung 8 des Behälters 1 mehrere solcher erfindungsgemäßen Profilierungen 9 vorgesehen sind. Hierbei ist es besonders günstig, wenn diese Profilierungen 9 gleichmässig über den Umfang verteilt angeordnet sind. Für kleinere und mittlere Behälter 1 hat sich eine gleichmässige Anordnung von drei solcher Profilierungen 9 als außerordentlich günstig und wirksam erwiesen. Natürlich können aber auch mehr als drei solcher Profilierungen 9 vorgesehen sein.

Die durch die Profilierung 9 erzwungene Strömung erleichtert das rasche Einbringen des Beschickungsmaterials, das beispielsweise Zellstoff oder sonstiger Ausschuß, auch naßfester Ausschuß oder sortiertes oder unsortiertes Altpapier sein kann. Der Eintrag wird sehr rasch und sehr häufig zum Rotor 5 geführt und daher außerordentlich rasch in kleine Stücke zerschlagen und aufgelöst. Es ist daher möglich, einen sehr schnellen Eintrag vorzunehmen, ohne daß hierdurch die gesamte Strömung ins Stocken gerät und eine weitere Auflösung nicht mehr stattfindet Darüber hinaus ist es möglich, das Beschickungsmaterial außerordentlich großflächig zu halten, sodaß eine Vorbearbeitung durch mechanische Zerkleinerung nicht oder nicht im bisherigen Umfange erfoderlich ist Dadurch daß die einzelnen Stoffteile wesentlich häufiger dem Arbeitsbereich des Rotors zugeführt werden, kann eine ganz erheblich kürzere Auflösezeit erreicht werden, wodurch die gesamte Anlage bedeutend wirtschaftlicher arbeiten kann. Dieser Vorteil der schnelleren Auflösung wird noch deutlicher bei größer werdenden Stoffdichten. Im Gegensatz zu bisherigen Anlagen, die mit größer werdenden Stoffdichten immer ungünstiger arbeiteten, wird die Arbeitsfähigkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit größer werdender Stoffdichte sogar günstiger, weil infolge der erzwungenen Strömung eine häufigere und größere Eigenreibung der Stoffteile untereinander auftritt, wodurch das Auflösetempo begünstigt wird.

Um die optimalen Eigenschaften einer Vorrichtung nach der Erfindung zu erhalten, ist es ratsam, den größten radialen Abstand 13 nicht größer werden zu lassen als etwa V₃ des Innenradius 17 des zylindrischen Hauptteiles 2. Hierdurch bleibt im Zentrum ein ausreichend großer Eintragsfreiraum erhalten, und es wird die für den Einzug erwünschte Strömung nicht behindert.

Liste der verwendeten Bezugszeichen

1 Behälter

2 zylindrischer Hauptteil

3 Boden

4 Achse

5 Rotor

6 Rotorflügel

7 Innenseite

8 Umfangsrichtung

9 Profilierung

10 Linie mit größtem radialen Abstand

11 oberes Ende

12 kurzes Stück

13 radialer Abstand

14 Spitzenwinkel

15 Senkrechte

16 rechter Teil des Spitzenwinkels

17 Innenradius

18 oberer Umlenkkonus

19 Leitwand der Profilierung

20 Leitwand der Profilierung

21 Drehrichtung

22 Strömungsrichtung

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

1 2 sehen Hauptteiles drehantreibbar angeordneten Rotor, Patentansprüche: welcher mit Flügeln versehen ist Vorrichtungen der oben beschriebenen Art sind be-

1. Vorrichtung zum Auflösen von Faserstoffen in reits bekannt geworden, beispielsweise durch die Flüssigkeit, mit einem Behälter mit einem zylindri- 5 DE-PS 11 80 617 oder durch die DE-PS 12 04 924. Bei sehen Hauptteil und einem etwa schüsseiförmigen solchen Einrichtungen wünscht man sich eine Strömung Boden, sowie einem oberhalb des Bodens etwa ko- der Gesamtmasse während des Betriebs der Einrichaxial zur Achse des zylindrischen Hauptteiles dreh- tung, wie sie jeweils durch die Pfeile mit den Bezugszeiantreibbar angeordneten Rotor, welcher mit Flügeln chen 10 jeweils in der F i g. 1 dargestellt sind. Die in der versehen ist, dadurch gekennzeichnet, io DE-PS 12 04 924 in F i g. 1 und F i g. 2 mit den Bezugsdaß die Innenseite (7) des Hauptteiles (2) in Um- zeichen 15 versehenen Brecher sollen das Entstehen eifangsrichtung (8) mindestens eine nach innen gerich- ner solchen Strömungsrichtung unterstützen. Tatsächtete Profilierung (9) aufweist, deren Linie (10) mit lieh hat sich jedoch gezeigt, daß die gesamte Masse im größtem ladialen Abstand (13) zum Hauptteil (2) wesentlichen in Drehrichtung des am Boden antreibbar etwa horizontal im unteren Bereich des Hauptteiles 15 angeordneten Rotors in dem gefüllten Behälter rundge-(2) beginnend in einem aufwärts geführten Bogen dreht wird und daß beispielsweise ein an der Peripherie nach «inem Teilstück in Umfangsrichtung (8) des befindlicher Massepunkt viele Male rundläuft, ehe er Hauptteiles (2) in eine senkrechte Tangente über- einmal auf seinem Rundweg einen Weg in Richtung der geht und von dort in Fortführung des Bogens bis Pfeile mit dem Bezugszeichen 10 vollendet hat Für die etwa zum oberen Ende (11) des Hauptteiles (2) ein 20 schnelle Auflösung des Stoffes ist aber wichtig, daß die kurzes Stück (12) wieder zurückgeführt ist einzelnen Stoffteile und Stoffpartikel möglichst häufig

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- mit dem am Boden angeordneten und angetriebenen zeichnet, daß die Linie (10) mindestens im zurückge- Rotor in Berührung kommen, was nur durch eine Ströführten Bereich (12) einen größeren radialen Ab- ' mung in Richtung der Pfeile 10 nach den F i g. 1 der stand (13) zum Hauptteil (2) aufweist als im übrigen 25 genannten Patentschriften erreichbar ist Bei diesen beBereich, kannten Vorrichtungen dauert also der Auflösungsvor-

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn- gang recht lpnge. Die Situation wird um so ungünstiger, zeichnet, daß die Linie (10) von Anfang bis Ende je größer die Stoffdichte im Behälter ist

einen ständig wachsenden radialen Abstand (13) zur Der dichtere Stoff neigt wesentlich stärker dazu, einInnenseite (7) des Hauptteiles (2) aufweist 30 fach nur rundgedreht zu werden als radial zu strömen,

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, was zur Folge hat, daß größere Stoffdichten mit solchen dadurch gekennzeichnet, daß die Profilierung (9) in Vorrichtungen zum Auflösen von Faserstoffen in Flüseinem Schnitt (A-A; B-B) senkrocht zur Linie (10) ein sigkeit kaum erreichbar sind.

Dreieck bildet, dessen an der Linie (10) gelegener Eine weitere Vorrichtung dieser Art ist bekannt ge-

Spitzenwinkel (14) gleich oder kleiner als 90° ist 35 worden mit der US-PS 34 20 454. Die dort entnehmba-

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn- ren und nach innen gerichteten Vorsprünge sind wenig zeichnet, daß die Lage des Spitzenwinkels (14) zum wirkungsvoll. Im Bereich dieser Vorsprünge bilden sich Hauptteil (2) so ist, daß eine Senkrechte (15) auf die Totwassergebiete einerseits und Lee-Wirbel anderer-Innenseite (7) des Hauptteiles (2) durch die Linie (10) seits, die die Strömung lediglich wie ein Keil untergreiden Spitzenwinkel (14) so teilt, daß im Verlauf vom 40 fen und nur radial einwärts umlenken, so daß die in der unteren zum oberen Ende der Profilierung (9) gese- gewünschten Strömungsrichtung transportierte Masse hen der rechte Teil (16) des von der Senkrechten (15) kaum größer ist als bei anderen Behältern ohne diese geteilten Spitzenwinkels (14) unten der größere ist, Vorsprünge. Mit steigender Anzahl dieser Vorsprünge mit ansteigender Profilierung (9) kleiner wird und stoßen Totwassergebiet und Lee-Wirbel zusammen und spätestens ab da, wo die Linie (10) in die senkrechte 45 bilden damit einen Mantel um die übrige, jetzt nur einTangente übergeht, den kleineren Teil bildet fach rotierende Masse. Irgendeine Anregung zur Ver-

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, besserung dieses Zustandes kann der US-PS nicht entdadurch gekennzeichnet, daß der größte radiale Ab- nommen werden.

stand (13) der Linie (10) zur Innenseite (7) des Haupt- Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, eine

teiles (2) nicht größer als ' /3 des Innenradius (17) des 50 Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art vorzu-

Hauptteiles (2) ist schlagen, mit welcher eine deutlich verbesserte Radial-

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, strömung der Gesamtmasse erreicht werden kann, sodadurch gekennzeichnet, daß die Innenseite (7) des daß diese wesentlich häufiger als bisher bekannt mit Hauptteiles (2) in Umfangsrichtung (8) in gleichmä- dem angetriebenen Rotor in Berührung kommt. Dieses ßiger Verteilung mehrere Profilierungen (9) auf- 55 Ziel soll erreicht werden, ohne daß hierfür die notwendiweist ge Antriebsenergie gegenüber dem Antriebsbedarf bei

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn- einer gleichen Füllung bei herkömmlichen Vorrichtunzeichnet, daß mindestens drei Profilierungen (9) vor- gen vergrößert werden müßte. Darüber hinaus soll ergesehen sind. reicht werden, daß mit solchen Vorrichtungen wesent-

60 Hch höhere Stoffdichten als mit herkömmlichen Vor-

richtungen erzielt werden können.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Innenseite des Hauptteils in Umfangsrichtung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auflösen mindestens eine nach innen gerichtete Profilierung auf-

von Faserstoffen in Flüssigkeit mit einem Behälter mit 65 weist, deren Linie mit größtem radialen Abstand zum

einem im wesentlichen zylindrischen Hauptteil und ei- Hauptteil etwa horizontal im unteren Bereich des

nem etwa schüsseiförmigen Boden, sowie einem ober- Hauptteiles beginnend in einem aufwärts geführten Bo-

halb des Bodens etwa koaxial zur Achse des zylindri- gen nach einem Teilstück in Umfangsrichtung des