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Einrichtung zum Zerfasern von Papierstoff Die Erfindung betrifft eine
Einrichtung zum Zerfasern von Papierstoff und geht von bekannten Einrichtungen jener
Art aus, bei welchen in einem Behälter Flügelräder angeordnet sind, dazu bestimmt,
das zu zerfasernde Material radial nach auswärts zu schleudern, wobei gleichzeitig
eine Vertikalzirkulation im Behälter stattfindet, welche dazu beiträgt, schwimmende
Festbestandteile der Anfschwemmung wieder zu tauchen und in die Bearbeitungszone
des Flügelrades zu bringen.
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Erfahrungen mit Maschinen bekannter Art haben ergeben, daß für die
Erzeugung einer guten Vertikalzirkulation des gesamten Behälterinhaltes der Durchmesser
des Förderflügels mindestens 1/4, vorzugsweise 1/;i bis 1/2 des Behälterdurchmessers
sein muß. Bei Maschinen dieser Art jedoch, insbesondere solchen größerer Abmessungen,
bei welchen der Behälterdurchmesser bis zu 61/2 m und der Flügelraddurchmesser :2
bis 31/_ m ist, sind die erforderlichen Investitionen zur Umformung des verlangten
Energieeinsatzes auf den Antrieb und zur Aufrechterhaltung der gewünschten Umfangsgeschwindigkeit
des Flügelrades erheblich. Um ein zuverlässiges Arbeiten- über eine größere Zeitperiode
zu gewährleisten, müssen zwischen der Kraftduelle und der Flügelantriebswelle Getriebe
angewendet Nverden, die die Kosten erheblich steigern.
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Die Erfahrung hat darüber hinaus gelehrt, . daß bei einem gegebenen
Leistungseinsatz ein kleiner Flügeldurchmesser eine größere zerfasernde Wirkung
bringt als ein größerer Flügeldurchmesser. Zum Beispiel ist ein rotierender Flügel
mit 1,a m Durchmesser, der sich mit einer einem Verbrauch von 75 kW entsprechenden
Geschwindigkeit dreht, wirksamer als ein Flügel mit 2,4 m Durchinesser derselben
Flügelgestaltung, der sich mit einer Geschwindigkeit dreht, die einem 75-kW-
Verbrauch
entspricht. Dies ergibt sich aus der Tatsache, daß die durch ein kleines Förderrad
pro Tonne und Tag verbrauchte Leistung (PS) zum Zwecke der Erzeugung einer bestimmten
Menge zerfaserten Materials kleiner ist als die durch einen größeren Flügel verbrauchte
Leistung zur Erzeugung der gleichen Materialmenge. Der Flügel mit 1,2
in Durchmesser bietet jedoch keine Gewähr dafür, eine entsprechende Vertikalzirkulation.
in einem Behälter von 61/z m Durchmesser aufrechtzuerhalten, weshalb man bisher
in solchen Behältern Flügel großen Durchmessers verwendet hat.
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Es wurde auch bereits vorgeschlagen, den zu bearbeitenden Stoff durch
ein System zirkulieren zu lassen, bei dem das Flügelrad an einer geraden Stirnwand,
die in eine gekrümmte Wandung übergeht, angebracht ist. Diese bekannte Einrichtung
ist jedoch kompliziert im Aufbau und erfordert ein verhältnismäßig großes Flügelrad,
das von der Größe des Systems abhängig ist.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Zerfaserungsmaschine
großer Kapazität zu schaffen, in welcher ein Flügelrad verhältnismäßig kleinen Durchmessers
angeordnet ist. Flügelrad und Behälter sind so ausgebildet und angeordnet, daß trotz
des Vorhandenseins eines Flügelrades kleinen Durchmessers eine entsprechende Zirkulation
in allen Teilen des Behälterinhaltes vorliegt und vor allen Dingen auch ein wiederholtes
Eintauchen zum Schwimmen neigender Bestandteile des Inhaltes stattfindet, ohne daß
die Notwendigkeit der Aufrechterhaltung von Vertikalströmungen besteht. Solche Flügelräder
arbeiten trotz ihres verhältnismäßig kleinen Durchmessers mit hoher Wirksamkeit,
ermöglichen die Verwendung von kleineren, leichteren Übersetzungsgetrieben und eröffnen
sogar die Möglichkeit der Anwendung eines einfachen Keilriemenantriebes.
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Die Verwendung eines Flügelrades verhältnismäßig kleinen Durchmessers
wird erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch ermöglicht, daß man das Flügelrad ausschließlich
in seinem unterhalb der Antriebswelle liegenden Bereich mit einem derart gekrümmten
Schirm umgibt, daß der auf ihn auftreffende, durch das Flügelrad erzeugte Stoffstrom
in Richtung des vom jeweils vorangehenden Flügel erzeugten Stoffstromes umgelenkt
wird, wodurch eine besonders starke Strömung parallel zur Stirnwand und damit eine
gute Durchmischung des Behälterinhaltes erzielt und infolgedessen trotz des verhältnismäßig
kleinen Flügelrades die Leistung der Maschine erheblich gesteigert wird.
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Die Zeichnung zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
und zwar Fig. i in Draufsicht, Fig. 2 einen Schnitt nach Linie 2-2 der Fig. i, Fig.
3 in Stirnansicht, Fig. 4 eine perspektivische -Ansicht des Behälterinnern vom Behälterboden
aus aufwärts.
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Die Umfangswandung des Behälters, der eine von der Zylinderform abweichende
Form besitzt, setzt sich aus drei Wandungsteilen zusammen, nämlich dem geraden Teil
i, der die Stirnwand darstellt, und die in diesen übergehenden, gekrümmten Teile
2 und 3. Die gerade Wand i geht tangential in den gekrümmten Teil :2 über, der wiederum
übergeht in den gekrümmten Teil 3. Dieser besitzt vorzugsweise einen größeren Radius
als der Teil 2,. Der Wandungsteil3 geht schließlich über in eine gerade Wandung
311, die sich an die Stirnwand i im rechten Winkel ansetzt. Die diesen Winkel darstellende
Ecke ist mit 4 bezeichnet. Der Krümmungsradius des Teiles 2 ist kleiner als die
Länge der Stirnwand i. Ein Behälter dieser Art gewährleistet ein Minimum an Zirkulationswiderstand.
Auf einer waagerecht liegenden, die Stirnwand i senkrecht durchsetzenden Welle 6
ist ein Flügelrad 5, g angeordnet. Die Welle ist gelagert in einem Lagergehäuse
7. Das Flügelrad 5, g ist in der flachen Stirnwand i vorzugsweise in dem von den
Wandungen i und 3a eingeschlossenen Winkel 4 angeordnet, und zwar nächst dem Boden
8 (Fig. 4). Die Flügel g, die auf der Scheibe 5 der Welle 6 axial vorstehend angeordnet
sind, erzeugen nach demUmfang gerichtete radiale Strömungen x,. y usw. des
Behälterinhaltes. Die Richtung dieser Strömungen ist dieResultante der radialen
und tangentialen Komponenten der durch die Flügel dem Behälterinhalt erteilten Bewegungen.
Diese Richtungen liegen im wesentlichen parallel der Stirnwand i.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist nun ein das Flügelrad teilweise
umfassender Schirm io vorgesehen, dem die Aufgabe zufällt, einen Teil der radial
gerichteten Strömungen x, y des Behälterinhaltes in Richtung des vom j eweils vorangehenden
Flügel des Flügelrades erzeugten Stoffstromes umzulenken. Der Schirm io besitzt
gekrümmte, leicht spiralförmig verlaufende Form und ist nächst der Ecke oder dem
Winkel 4 am Boden 8 des Behälters angeordnet, um etwa 1/4 des Flügelrades abzudecken,
und zwar denjenigen Teil, der unter der Antriebswelle 6 liegt. Der Schirm ist zwischen
der Stirnwand i und einer dieser parallel laufenden Wand i i angeordnet. Durch diesen
Schirm werden die durch das Flügelrad erzeugten Ströme, wie erwähnt, umgelenkt und
in Richtung der vom vorangehenden Nachbarflügel des Rades ausgehenden Ströme abgeleitet.
Dadurch wird eine besonders starke Strömung parallel zur Stirnwand i erzeugt. Diese
Ströme, welche die vorherrschende Strömung innerhalb des Behälters darstellen, werden
wiederum durch die gekrümmten Wandungen :2 und 3 abgelenkt, um so eine fortdauernde
Zirkulation im Uhrzeigersinn (von der Darstellung der Fig. 3 aus betrachtet) über
den gesamten Behälterinhalt zu gewährleisten. Alle innerhalb des Behälterinhaltes
schwebenden Bestandteile werden somit wiederholt in den Wirkungsbereich des Flügelrades
zurückgefördert. Bedingt dadurch, daß der Wandungsteil 3 mit der Stirnwand i einen
rechten Winkel einschließt, wird der Behälterinhalt unmittelbar gegen die Stirnseite
des Flügelrades gefördert.
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Eine besondere Forderung, die an eine Vorrichtung zum Zerfasern von
Papierstoff gestellt wird, ist, daß Stücke des Stoffes, die dazu neigen, auf der
Oberfläche zu schwimmen, wieder untergetaucht
werden. Dieses Problem
ist dann besonders akut. wenn in den Behälter trockene ?Masse eingeführt wird. Es
liegt aber auch während der gesamten Arbeitstätigkeit der Vorrichtung vor, dadurch
bedingt, daß ein großer Teil der durch das Flügelrad im Sinne der Entstehung von
Strömungen dem Behälterinhalt zugeführten Energie unterhalb der Oberfläche der Aufschwemmung
wirksam ist und die Oberfläche verhältnismäßig ruhig liegt, insbesondere bei höheren
Stoffkonzentrationen. Um dem Rechnung zu tragen, ist oberhalb des Flügelrades ein
Deckel 1a angeordnet, dem die Aufgabe zufällt, den vom Flügelrad nach oben geförderten
Stoff abzulenken. Der Deckel 12 liegt zweckmäßig horizontal und erstreckt sich entlang
der Stirnwand i. Nächst dem Winkel oder der Ecke 4 besitzt der Deckel eine sich
abwärts richtende Krümmung 13, welche in die Seitenwandung 3a einmündet.
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Eine der Stirnwand i parallele Zwischenwand 14 erstreckt sich vom
Deckel 1:2 aus abwärts. Diese Wand ist verhältnismäßig schmal, nimmt jedoch in Richtung
ihres einen, in die Wand 3a einmündenden Endes an Breite zu. Dieser verbreiterte
Teil i4a besitzt eine Unterkante i4b, die in Höhe des höchstmöglichen Niveaustandes
des Behälterinhaltes liegt. In der Praxis wird mit einem Niveaustand des Behälterinhaltes
gearbeitet, der tiefer liegt als die Unterkante 1411. Mit einem Niveaustand, der
oberhalb der Unterkante 14b liegt, soll möglichst nicht gearbeitet werden.
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Der durch den Deckel 12 gebrochene Strom wird abgelenkt. Ein Teil
des Stromes folgt einem Weg mehr oder weniger parallel der Stirnwand i und wird,
wie durch den Pfeil 15 der Fig. 4. gezeigt, durch den gekrümmten Deckelteil 13 und
den Wandungsteil3a nach unten abgelenkt. Er gesellt sich zum zirkulierenden Hauptstrom.
Ein anderer Teil des Stoffes ergießt sich seitlich, wie durch den Pfeil 16 angedeutet,
in Richtung der Zwischenwandung 14, wo auch er gebrochen und in Richtung des Niveaus
des Behälterinhaltes abgelenkt wird. Von der Zwischenwand 14 aus stürzt dieser Strom
auf die Oberfläche des Behälterinhaltes und veranlaßt, zufolge seines Volumens und
seiner Geschwindigkeit, auf der Oberfläche schwimmende Stoffstücke unterzutauchen.
Dieser Sturzstrom ist deshalb besonders wirksam, weil er unmittelbar über und vor
dem Flügelrad stattfindet. Die Zone vor dem Flügelrad ist eine solche niedrigen
Druckes, in die der Stoff von allen Seiten herangezogen wird. Die Geschwindigkeit
und das Volumen des Sturzstromes sind genügend stark und groß, um sich unter der
Oberfläche, d. h. dem Niveau des im Behälter befindlichen Stoffes, noch auszuwirken,
so daß zufolge des in dieser Zone herrschenden niedrigen Druckes der Sturzstrom
unmittelbar gegen das Flügelrad gelangt.
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Daraus ergibt es sich auch, warum die Unterkante i4P der Zwischenwand
14 sich nicht unter die Oberfläche des im Behälter befindlichen Stoffes erstrecken
soll, denn anderenfalls würde die obenerwähnte Wirkung nicht eintreten. Schließlich
und endlich ist es von Bedeutung, einen Gegenstrom unter dem Niveau des Behälterinhaltes
zu verhindern, der eine tote Zone unterhalb der Wandung 14 in Nähe der Wandung 3
zur Folge haben würde. Zu diesem Zweck ist eine Vertikalrippe 17 an der Wandung
3a angeordnet, die parallel der Stirnwand i verläuft und zwischen dieser und der
Zwischenwand 14 angeordnet ist. Diese Rippe 17 soll sich etwas unter die Unterkante
i4b der Zwischenwand 14 erstrecken. Sie verhindert den vom Flügel 9 erzeugten und
durch die Wandung 3a gebrochenen Strom, eine seitliche Richtung gegen den zirkulierenden
Hauptstrom anzunehmen.
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Während also ein Teil des durch das Flügelrad erzeugten Stromes abgelenkt
wird, um ein Tauchen von auf der Oberfläche schwimmenden Stoffstücken zu gewährleisten,
wird ein beträchtlicher Teil des so abgelenkten Stoffes dem zirkulierenden Hauptstrom
wieder zugeführt, um dessen Energie zu verstärken.
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Zum° Zwecke der Entnahme endbehandelten Stoffes, sei es nun, daß der
gesamte Behälterinhalt oder sei es, daß beim kontinuierlichen Betrieb nur ein Teil
entnommen wird, ist der Behälterboden mit einem Gitter 18 versehen, durch welches
der Stoff zu einem Auslauf i9 gelangen kann. Das Gitter ist der Stirnwand i benachbart
angeordnet, und zwar unter dem Flügel 9 gegenüber diesem etwas seitlich versetzt,
um durch den Hauptzirkulationsstrom bestrichen werden zu können. Die Roststäbe oder
Rippen des Gitters laufen parallel zu diesem Hauptstrom, so daß dieser das Gitter
selbsttätig reinigt und ein Niederschlagen von Stoffbestandteilen auf dem Gitter
ausschließt.
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Es hat sich gezeigt, daß es wünschenswert ist, einen schräg gelagerten
Bodenteil 2o in Bodennähe des gekrümmten Wandungsteils 2 anzuordnen. Dieser Bodenteil
ist so ausgebildet, daß er entlang der Stirnwand i nächst dem Boden des Behälters
strömenden Stoff bricht und nach oben ablenkt. Dadurch wird ein Mischen des Stoffes
der oberen Niveauschicht und der unteren Bodenschicht unterstützt. Dieser schräge
Bodenteil2o unterstützt im übrigen auch die Verlagerung von Strömungen des Stoffes
nach dem Behälterende und verbessert die Zirkulation des Hauptstromes durch den
ganzen Behälter. Vorzugsweise erstreckt sich dieser Schrägboden bis dicht an das
Ende des Gitters 18. Ein zweiter Schrägbodenteil 21 erstreckt sich vom Wandungsteil
3 bis dicht an die Seite des Gitters 18, um das Entleeren des Behälters zu erleichtern.