DE3340858A1

DE3340858A1 - Verfahren und vorrichtung zur zerfaserung von vorbehandeltem altpapier

Info

Publication number: DE3340858A1
Application number: DE19833340858
Authority: DE
Inventors: Kaj Olof 48720 Kymi Henricson
Original assignee: Ahlstrom Corp
Current assignee: Ahlstrom Corp
Priority date: 1982-11-30
Filing date: 1983-11-11
Publication date: 1984-05-30
Also published as: SE8306529L; FI824113A0; SE8306529D0

Description

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Dipl.-lng.WaUe.- 'uborn
Dipi.-Phys. Dr.Feier Palgsn

4 Düsseldorf
Mulvanystraßj 2
Telefon 632727

Verfahren und Vorrichtung zur Zerfaserung von vorbehandeltem Altpapier

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Zerfaserung von im Faserbrei befindlichen Papierstücken und Faserbündeln, im besonderen vorgesehen zur Anwendung beim weiteren Auflösen (Entstippen) und Pumpen von vorbehandelter Altpapiermasse.

Die Aufbereitung von Altpapier kann z. B. in einem Pulper oder in einem rotierenden Trommelzerfaserer entsprechend dem österreichischen Patent Nr 351351 vorgenommen werden. Der Pulper umfasst einen Behälter, in dem sich der Stoff infolge der Saugwirkung des Rotors zum Umfang hin bewegt, in dem der Papierstoff durch die Rotorschaufeln zerfasert wird. Infolge der Geschwindigkeitdifferenz zwischen des aus dem Rotor heraus strömenden Gutes und dem umgebenden Medium werden die Papierschnitzel zerfasernden Friktionskräften ausgesetzt. Das Auflösen erfolgt bei einer Konsistenz von 2...3 %, aus welchem Grunde das Endauflösen in der Regel in einem getrennten Stofflöser durchgeführt wird, um den Leistungsverbrauch angemessen zu halten.

Im Trommelsystem wird das Altpapier in einer rotierenden Trommel zerfasert, die mit einem perforierten Mantel sowie spezialen innenseitigen Mitnehmern ausgestattet ist. Durch Fallen des benetzten Papiers von oberhalb der Mittelachse in den unteren Teil der Trommel werden Faserbindungen gelöst, und die losgelösten Fasern und Faserbündel treten mit der Defibrationsflüssigkeit durch die öffnungen des Mantels in den Behälter unterhalb der Trommel aus. Nach der Behandlung beträgt die Maximalgrösse der Papierschnitzel ca. 6 mm und die Konsistenz der Stoffsuspension 3...5 %.

Bekanntlich werden Entstipper als Sekundärlöser bei der Altpapierbehandlung zur Sicherstellung der Zerfaserung von

Papierschnitzels und schwer defibrierbaren Stoffen eingesetzt. Die Vorrichtung besteht aus einem, mit ziemlich hoher Geschwindigkeit (1800...3600 rpm) umlaufenden Rotor, dessen Abstand zum Stator bei einem normalen Schneidkanten-Abstand von 0,13...0,25 mm verstellt werden kann. Sowohl Stator als Rotor sind mit Vertiefungen und Vorsprüngen gerillt. Die Stoffsuspension wird in die Defibrierzone gepumpt, wo die Fasern durch mechanische Kräfte voneinander getrennt werden.

Die Förderung und Übertragung von Flüssigkeiten erfolgen in der Regel mittels Pumpen, deren Funktion auf den Druckdifferenz zwischen Saug- und Druckseite der Pumpe basiert. Beim Pumpen von verschiedenen Fasersuspensionen der Holzmassenindustrie können Kreiselpumpen bei Konsistenzen von unter 6 % erfolgreich eingesetzt werden.

Zur Behandlung von Stoffsuspensionen mit einer Konsistenz von mehr als 6 % eignet sich die gewöhnliche Kreiselpumpe nicht, weil die Pumpe infolge von Flockenbildung verstopft wird. So hat z. B. das österreichische Patent Nr. 357043 eine Vorrichtung zum Gegenstand, durch die die Behandlung von Fasersuspensionen hoher Konsistenz (>6 %) ermöglicht wird. Dies wird erreicht, indem die Fasersuspension vor dem Laufrad Faserbindungen auflösenden Kräften ausgesetzt wird, wodurch die Suspension fluidiziert und sich leicht pumpen lässt. Die Fluidisierung wird u.a. durch auf der Innerseite der Saugleitung ausgebildete Vertiefungen und Vorsprünge sowie durch die unrunde Form des Rotors erreicht.

Die Erfindung liegt die Tatsache zugrunde, dass die in der zu behandelnden wiedergewonnenen Stoffsuspension enthaltenen Papierschnitzel auf der Saugseite der Kreiselpumpe zerfasert werden, indem man in der Suspension in diesem Bereich starke Scherkräfte entstehen lässt. Die Zerfaserungswirkung wird z.B. durch an den Innenwandungen und dem Rotor angeordnete, speziell geformte Rippenkonstruktionen erreicht, die starke

örtliche Turbulenzfelder verursachen, oder so dicht aneinander angeordnet sind, dass daraus eine Mahlwirkung resultiert. Die Erfindung kann im Konsistenzbereich von 1...15 % angewandt werden. Bei Suspensionen höherer Konsistenz (> 6 %) bewirkt der vor dem Laufrad angeordnete Rotor zusätzlich zur Zerfaserungswirkung eine für die Funktion der Pumpe notwendige Fluidisierung.

Das erfindungsgemässe Verfahren wird dadurch gekennzeichnet, dass die Papierschnitzel im Einlasskanal der Kreiselpumpe vor dem Laufrad zerfasert werden, indem sie mittels eines im Einlasskanal angeordneten Rotors mechanischen Kräften und/oder einer starken Turbulenz angesetzt werden, und dass die so aufgelöste Stoffsuspension zum Eintritt in dass Laufrad veranlasst wird.

Die erfindungsgemässe Verfahren wird dadurch gekennzeichnet, dass die Papierschnitzel zerreissende Rotor im Einlasskanal der Kreiselpumpe vor dem Laufrad angeordnet ist, und dass sich der Abstand zwischen Einlasskanal und Zerfaserungsrotor veställen lässt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen erläutert. Es zeigt dabei

Fig. 1 den Querschnitt einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 den Schnitt von Fig. 1 nach Linie A-A,

Fig. 2 den Querschnitt einer zweiten Ausführungsform,

Fig. 4 den Schnitt von Fig. 3 nach Linie B-B, und

Fig. 5 den Querschnitt einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

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Bei Fig. 1 und 2 bezieht sich die Nummer 1 auf das Pumpengehäuse, an dem ein Befestigungsflansch 2 angeordnet ist. Im Gehäuse befindet sich ein, auf eine an sich bekannte Weise rotierend gelagertes halboffenes Laufrad 3 auf einer Welle 4. Mit der Pumpenwelle ist ein Zerfaserungsrotor 5 verbunden, an dem axiale Rippenkonstruktionen 6 befestigt sind. Das sich zum Laufrad hin erweiternde, einen Einlasskanal 9 bildende Einlaufrohr 7 des Gehäuses ist am Flansch 2 so befestigt, dass es sich in der Axialrichtung verstellen lässt. Im Einlasskanal, wo sich der Rotor befindet, sind in erster Linie axiale Rippen 8 angeordnet, die sich im Gehäuse im Wirkungsbereich der Laufradschaufeln 10 radial fortsetzen. Die Stärke der Zerfaserungswirkung lässt sich einstellen durch Verstellung des Einlaufrohrs, wodurch der Abstand zwischen den Rippen vom Rotor und Einlasskanal verändert wird. Das Auflösen von Papierschnitzeln wird durch die konische Ausführung des Einlasskanal begünstigt.

Bei der in Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsform ist die Nabe 11 des Zerfaserungsrotors 5 mit einem Innengewinde und die Nabe 12 des Laufrads 3 mit einem Aussengewinde bestückt. Durch Drehverstellung des Rotors dem Laufrad gegenüber werden sowohl die Lage des Rotors im Einlasskanal 9 als damit auch der Abstand zwischen Innenfläche 13 des Einlasskanals und den Rippen 6 des Rotors verändert.

Die Verstellung des Zerfaserungsrotors im Einlasskanal kann auch mittels eines zweiteiligen Zwischenrings vorgenommen werden, dessen Breite sich durch Drehverstellung des mit einem Innengewinde bestückten Teil gegenüber dem Teil mit dem Aussengewinde verändert, bzw. mittels Zwischenscheiben, deren Anzahl nach Bedarf verringert oder erhöht wird.

Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform sind Zerfaserungsrotor 5 und Laufrad 3 auf getrennte Wellen 4 und 14 mit separaten Antrieben gelagert. Die Stärke der Turbulenz im

Einlasskanal 9 wird durch Drehzahlverstellung des Rotors geregelt.

Beispiel

Bei der benutzten Versuchsanlage betrug die Länge des geraden Abschnittes der Zerfaserungzone 150 mm, zwar setzte sich die Wirkung noch im Teil fort, wo die Rippen und das Laufrad zusammenwirken. Die Breite der im Einlasskanal befindlichen Rippen war gleich 8 mm, bei Rippen im Rotor mit einem Aussendurchmesser von 120 mm gleich 30 mm. Das Spiel zwischen den Rippenkonstruktionen war 6 mm bei einem typischen Verstellbereich von 0...12 mm.

Bei den durchgeführten Versuchen wurde festgestellt, dass sich 80...95 % der nachteilig wirkenden Papierschnitzel aus einer mittels Zerfaserungstrommel vorbehandelten Altpapiermasse mit der erfindunsgemässen Vorrichtung entfernen lassen, bei einer ca. 25 % kleineren Leistungsaufnahme gegenüber konventionellen Anlagen mit einem getrennten Defibrator. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Zerfaserung und das Pumpen mit einer Vorrichtung ausgeführt werden können. Bisher war man gezwungen die Fasersuspension mit einer Pumpe zum Entstipper oder Sekundärzerfaserer zu befördern, was durch Verlegung von Rohrleitungen u. ä. eine Zunahme von Investitionskosten zur Folge hatte. Ausserdem vestopft sich die Vorrichtung nicht leicht. So können z.B. Eisendrähte, die im Zerfaserungsabschnitt zerschnitten werden, die Vorrichtung ohne jegliche Nachteile durchlaufen.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die dargestellte Ausführungsform, sondern sie lässt sich vielfach modifizieren durch Änderung der Form von Zerfaserungsrotor und Einlasskanal sowie der Anzahl, Position und Form der darin befindlichen Vorsprünge. Das Einlassrohr bzw. ein Teil davon kann aus einem elastischen Werkstoff gefertigt und einem äusseren Druck

ausgesetzt werden, wobei sich der Abstand zwischen Einlasskanal und Rotor durch Verstellung des genannten Druckes einstellen lässt. Ferner kann die Erfindung auch auf Massen anderen Ursprungs als Altpapier angewandt werden. Als Beispiel soll die Zerfaserung von splitterhaltiger Zellstoffmasse angeführt werden.

Claims

PatentanwSitQ Dipi.-lng. Walter Kuborn Dip.'.-Phys. Dr.Pefc-r .-'algen 4 OUs -■--»! dort Mulvanystrafje 2 Telefon 632727 Patentansprüche

1.) Verfahren zur Zerfaserung von vorbehandeltem Altpapier,

adurch gekennzeichnet, dass Papierschnitzel und Faserbündel im Einlasskanal einer Kreiselpumpe vor dem Laufrad aufgelöst werden, indem sie mittels eines im Einlasskanal angeordneten Zerfaserungsrotors mechanischen Kräften und/oder einer starken Turbulenz ausgesetzt werden, und dass die so aufgelöste Stoffsuspension zum Eintritt in das Laufrad veranlasst wird.

2. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stärke der Turbulenz geregelt wird.

3. Vorrichtung zur Zerfaserung von vorbehandeltem Altpapier, bestehend aus einem, in einem Gehäuse angeordneten, mit aussenseitigen Vorsprüngen bestückten Rotor, dadurch gekennzeichnet, dass der Papierschnitzel zerfasernde Rotor im Einlasskanal der Kreiselpumpe vor dem Laufrad angeordnet ist, und dass sich der Abstand zwischen Einlasskanal und Zerfaserungsrotor verstellen lässt.

4. Vorrichtung gemäss Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Einlasskanal der Pumpe zum Laufrad hin erweitert.

5. Vorrichtung gemäss Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das den Einlasskanal der Pumpe bildende Einlaufrohr sich in der Axialrichtung verstellen lässt.

6. Vorrichtung gemäss Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Nabe des Rotors mit einem Innengewinde und die Nabe des Laufrads mit einem Aussengewinde bestückt sind, mit Hilfe derer sich die Lage des Rotors im Einlasskanal verstellen lässt.

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7. Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1...6, dadurch gekennzeichnet dass der Einlasskanal der Pumpe mit innenseitigen Vorsprüngen bestückt ist.

8. Vorrichtung gemäss Anspruch 7 , dadurch gekennzeichnet, dass im Einlasskanal Rippen im wäsentlichen parallel zur Achse angeordnet sind.

9. Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1...8, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse im wesentlichen radiale Rippen im Wirkungsbereich der Schaufeln des Laufrads angeordnet sind.

10. Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1...9, dadurch gekennzeichnet, dass Rotorrippen im wesentlichen parallel zur Achse angeordnet sind.

11. Vorrichtung gemäss Anspruch 7 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dasö der Einstellbereich des Abstandes zwischen den Vorsprüngen von Rotor und Einlasskanal 0...12 mm beträgt.