EP0806518B1 - Vorrichtung zum Kneten von hochkonsistentem Faserstoff - Google Patents

Vorrichtung zum Kneten von hochkonsistentem Faserstoff Download PDF

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EP0806518B1
EP0806518B1 EP97104827A EP97104827A EP0806518B1 EP 0806518 B1 EP0806518 B1 EP 0806518B1 EP 97104827 A EP97104827 A EP 97104827A EP 97104827 A EP97104827 A EP 97104827A EP 0806518 B1 EP0806518 B1 EP 0806518B1
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EP
European Patent Office
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teeth
kneading
pulp
angle
kneading device
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EP97104827A
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Ulrich Wieland
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Voith Paper Fiber and Environmental Solutions GmbH and Co KG
Original Assignee
Voith Sulzer Stoffaufbereitung GmbH
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21B—FIBROUS RAW MATERIALS OR THEIR MECHANICAL TREATMENT
    • D21B1/00—Fibrous raw materials or their mechanical treatment
    • D21B1/04—Fibrous raw materials or their mechanical treatment by dividing raw materials into small particles, e.g. fibres
    • D21B1/12—Fibrous raw materials or their mechanical treatment by dividing raw materials into small particles, e.g. fibres by wet methods, by the use of steam
    • D21B1/30—Defibrating by other means
    • D21B1/34—Kneading or mixing; Pulpers
    • D21B1/342—Mixing apparatus

Definitions

  • the invention relates to a device for kneading highly consistent fibrous material according to the preamble of claim 1.
  • a kneading device is e.g. B. known from DE-42 37 433 A1.
  • This for kneading Device suitable for waste paper serves to intensively mechanically and possibly the substance can also be processed thermally, thereby removing the contaminants contained in the fibers can be detached, crushed and / or brought below the visibility limit.
  • the starting material intended for the kneading process already has a pasty or soft-crumbly shape, so is no longer with wood chips or still coarser substances comparable. Other than z. B.
  • the pulp in pulp refiners in such machines the pulp is not in a pumpable suspension edited, but just as a high consistency substance, preferably with one Dry content between 15 and 40%. In this way, considerable Transfer shear forces into the fiber material, whereby the stated goals can be achieved, without any significant change in fiber length.
  • the effect of mechanical treatment is further enhanced by heat, e.g. by setting a fiber temperature of 90 ° Celsius or even higher.
  • the substance In the kneader, the substance usually stays in for 15 seconds to several minutes the processing rooms and is due to the distance of more than 3 mm between the tools are mainly processed by fiber-fiber friction. As is known this protects the fiber and the processing tools become slow worn.
  • the basic structure of the kneader is almost always as in the example of DE-42 37 433 A1 recognizable:
  • the rotor is essentially cylindrical, and the material becomes conveyed axially between standing and moving kneading teeth.
  • Such kneaders have long proven themselves especially for the use of waste paper.
  • the transportation of the Material through the processing zone is usually both by tilting the Machining teeth and secured by a suitable conveyor, which e.g. is designed as a helix on the kneader shaft.
  • the funding parameters are so practically firm.
  • the invention is therefore based on the object of a device for kneading to create highly consistent fibrous material, which without any significant additional effort Possibility to change the transport movement in the processing zone.
  • the front of the teeth of such a kneading tool moves relative to the Pulp too. Since the incline on the front is a sliding and Deflection movement of the substance to be transported in the transport direction causes the mass transfer is supported in the kneader. Prerequisite for this is the relative movement between the bevel and the pulp, either by doing so can arise that the tooth in question belongs to the moving kneading tool or in that a fixed tooth of a material moved in the circumferential direction is flowed to.
  • the device equipped according to the invention now exists the possibility of simply turning a tooth or a group of teeth one or more kneading tools the surface of the previously used as the back To bring tooth to the front.
  • the transport effect of the angle depends on the incline in relation to the direction of movement of the tooth or the material on the unmoved tooth, can be turned by turning such a tooth, e.g. by 180 ° with different angles of the slopes also a different one Transport effect can be achieved.
  • the mass transfer in the kneader can be used for various applications and the same kneader are desired differently.
  • a part of or all accordingly equipped teeth are turned. Even in the cases where the Slopes on the front and back are the same, can be turned one less worn area for transporting the fabric.
  • the slope can even be chosen so that the Material transport brakes.
  • an upstream or downstream one would Transport device can still be forced throughput through the machine have to.
  • Figure 1a shows in a developed form the supervision of the part of a movable Kneading tool 1, which belongs to a kneader with an axial flow of material.
  • a movable Kneading tool which belongs to a kneader with an axial flow of material.
  • Cut teeth are indicated 2 ' a fixed kneading tool.
  • the teeth 2, 2 ' are both on the front as well also bevelled on the back.
  • everyone has Teeth are essentially the same shape, but this does not always have to be the case (see also Fig. 3). Due to their arrangement in the kneading device, the teeth 2 at Operation moved in the circumferential direction (arrow 3).
  • a plane E is spanned here, shown in section.
  • the The direction of transport T of the fibrous material is perpendicular to this plane E.
  • the angles which have the bevels in relation to the transport direction T are at an angle ⁇ 1 Front and angle ⁇ 2 on the back - each in the position before turning of the tooth - specified.
  • Fig. 1 b shows the parts of Fig. 1 a after turning the teeth 2 and 2 'through 180 °.
  • the transport effect on the front of the teeth is because of the lower Inclination less. Of course, these tooth surfaces can also be curved.
  • the decisive factor is their transport effect.
  • Figure 2 shows a slightly different attachment of the device to the invention belonging teeth 2.
  • the turning of the teeth can be done Turn this bar 4 done.
  • Such a bar can be used as a rotor or stator belong on which it is attached along its length substantially axially aligned.
  • Figure 3 shows in section an axially constructed kneading device, in which the Transport movement of the fibrous material also takes place axially again.
  • the presentation is rough schematic and contains e.g. only a small part of the real teeth.
  • the Fibrous material S is fed into the actual feed screw 5 Machining zone pressed.
  • there the teeth 2 'belonging to the stator housing 7 are shown cut.
  • a part of here they have a varied, strongly rounded shape, but another part is cubic without bevels.
  • Fig. 4 shows the part of a kneading tool that belongs to a radial kneader.
  • the Mass transport with transport direction T thus takes place radially outwards from the inside.
  • the circumferential movement (arrow 3) of the tooth base normal N 'of the teeth 2 becomes one cylindrical surface F spanned.
  • the holes 9 are provided for fastening screws.
  • the one to the stator belonging tooth 2 ' is only indicated. Unlike the example shown here, it can differ in shape from the moving teeth 2.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kneten von hochkonsistentem Faserstoff gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine Knetvorrichtung ist z. B. aus der DE-42 37 433 A1 bekannt. Diese zum Kneten von Altpapier geeignete Vorrichtung dient dazu, den Stoff intensiv mechanisch und eventuell auch thermisch zu bearbeiten, wodurch die darin enthaltenen Störstoffe von den Fasern abgelöst, zerkleinert und/oder unter die Sichtbarkeitsgrenze gebracht werden können. Es gibt auch andere Anwendungen derartiger Knetvorrichtungen. Z.B. kann darin die Faser, sei es Zellstoff oder Altpapier, so bearbeitet werden, daß sie sich kräuselt (curling). Dadurch erhält sie spezifische Verbesserungen, wie z.B. ein größeres Volumen. Der für den Knetvorgang bestimmte Ausgangsstoff hat bereits eine teigige oder weich-krümelige Form, ist also nicht mehr mit Holz-Hackschnitzeln oder noch gröberen Stoffen vergleichbar. Anders auch als z. B. bei Papierstoff-Mahlrefinern wird bei derartigen Maschinen der Faserstoff nicht in einer pumpfähigen Suspension bearbeitet, sondern eben als Hochkonsistenzstoff, vorzugsweise mit einem Trockengehalt zwischen 15 und 40 %. Auf diese Weise lassen sich beträchtliche Scherkräfte in den Faserstoff übertragen, wodurch die genannten Ziele erreichbar sind, ohne daß dabei eine wesentliche Veränderung der Faserlänge erfolgt. In vielen Fällen wird die Wirkung der mechanischen Behandlung durch Hitze weiter verstärkt, z.B. durch Einstellen einer Faserstofftemperatur von 90° Celsius oder noch darüber.
Beim Kneter verbleibt der Stoff in der Regel 15 Sekunden bis zu mehreren Minuten in den Bearbeitungsräumen und wird infolge des Abstandes von mehr als 3 mm zwischen den Werkzeugen überwiegend durch Faser-Faser-Reibung bearbeitet. Bekanntlich wird dadurch die Faser geschont und werden die Bearbeitungswerkzeuge nur langsam verschlissen. Der Grundaufbau des Kneters ist fast immer wie am Beispiel der DE-42 37 433 A1 erkennbar: Der Rotor ist im wesentlichen zylindrisch, und der Stoff wird axial zwischen stehenden und bewegten Knetzähnen hindurchgefördert. Solche Kneter haben sich besonders für den Altpapiereinsatz seit langem bewährt. Der Transport des Stoffes durch die Bearbeitungszone wird dabei meist sowohl durch Schrägstellung der Bearbeitungszähne als auch durch eine geeignete Fördereinrichtung gesichert, die z.B. als Schneckenwendel auf der Kneterwelle ausgebildet ist. Die Förderparameter liegen damit praktisch fest.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Kneten von hochkonsistentem Faserstoff zu schaffen, die ohne nennenswerten Mehraufwand eine Änderungsmöglichkeit der Transportbewegung in der Bearbeitungszone bietet.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmale vollständig gelöst.
Die Vorderseite der Zähne eines solchen Knetwerkzeuges bewegt sich relativ auf den Faserstoff zu. Da die an der Vorderseite vorhandene Schräge eine Schiebe- und Umlenkbewegung des zu transportierenden Stoffes in die Transportrichtung bewirkt, findet eine Unterstützung des Stofftransportes im Kneter statt. Voraussetzung hierfür ist die Relativbewegung zwischen der Schräge und dem Faserstoff, die entweder dadurch entstehen kann, daß der betreffende Zahn zum bewegten Knetwerkzeug gehört oder dadurch, daß ein feststehender Zahn von einem in Umfangsrichtung bewegten Stoff angeströmt wird. Bei der erfindungsgemäß ausgestatteten Vorrichtung besteht nunmehr die Möglichkeit, durch einfaches Wenden eines Zahnes oder einer Gruppe von Zähnen eines oder mehrerer Knetwerkzeuge die bisher als Rückseite verwendete Fläche des Zahnes auf die Vorderseite zu bringen. Da die Transportwirkung von dem Winkel abhängt, den die Schräge gegenüber der Bewegungsrichtung des Zahnes oder des Stoffes am unbewegten Zahn einnimmt, kann durch Wenden eines solchen Zahnes, z.B. um 180° bei unterschiedlichen Winkeln der Schrägen auch eine unterschiedliche Transportwirkung erzielt werden.
Das Wenden in der beschriebenen Form führt also auf einfache Art und Weise zu einem Ändern der Förderwirkung an dem betreffenden Zahn. Eine solche Änderung kann Vorteile bringen, wenn bei der Auslegung der Maschine Bedingungen berücksichtigt werden sollen, die nicht dem ursprünglichen Standard entsprechen. Das kann z.B. die Erfordernis eines größeren oder kleineren Durchsatzes sein. Weiterhin kann es von Vorteil sein, gezielt auf die Transportvorgänge derart Einfluß zu nehmen, daß in bestimmten Teilen der Bearbeitungszonen eine höhere Transportgeschwindigkeit und in anderen Teilen eine geringere Transportgeschwindigkeit herrschen soll. Dadurch würde eine Kompressionszone entstehen, durch die der Stoff zwangsweise hindurchtritt. Eine Kompressionszone kann z.B. als Dampfsperre dienen. Aber auch technologische Vorteile beim eigentlichen Knetvorgang sind hierdurch erzielbar. Eine Einflußnahme dieser Art auf den Stofftransport im Kneter kann aber durchaus für verschiedene Einsatzfälle ein und desselben Kneters unterschiedlich gewünscht werden. In einem solchen Falle muß zur Anpassung erfindungsgemäß lediglich ein Teil der oder alle entsprechend ausgestatteten Zähne gewendet werden. Selbst in den Fällen, in denen ursprünlich die Schrägen an der Vorder- und Rückseite gleich sind, kann durch Wenden eine weniger verschlissene Fläche zum Transport des Stoffes angeboten werden.
In bestimmten Extremfällen, bei denen eine ausgeprägte Kompression des Stoffes zonenweise gewünscht wird, kann die Schräge sogar so gewählt werden, daß sie den Stofftransport bremst. Natürlich würde durch eine vor- oder nachgelagerte Transporteinrichtung dennoch ein Durchsatz durch die Maschine erzwungen werden müssen.
Die Erfindung und ihre Vorteile werden erläutert anhand von Zeichnungen. Dabei zeigen:
Figur 1a+1b
einen Teil einer erfindungsgemäß ausgeführten Knetvorrichtung;
Figur 2
Variante zur Zahnbefestigung;
Figur 3
Axialmaschine, geschnitten, Seitenansicht;
Figur 4
Knetvorrichtung für eine Radialmaschine.
Figur 1a zeigt in abgewickelter Form die Aufsicht auf den Teil eines bewegbaren Knetwerkzeuges 1, welches zu einem Kneter mit axialem Stofffluß gehört. Man erkennt eine Zahnreihe mit einer Anzahl von Zähnen 2. Geschnitten angedeutet sind die Zähne 2' eines feststehenden Knetwerkzeuges. Die Zähne 2, 2' sind sowohl auf der Vorderseite als auch auf der Rückseite abgeschrägt. Dabei haben in dem hier gezeigten Beispiel alle Zähne eine im wesentlichen gleiche Form, was aber nicht immer so sein muß (s. auch Fig. 3). Aufgrund ihrer Anordnung in der Knetvorrichtung werden die Zähne 2 bei Betrieb in Umfangsrichtung (Pfeil 3) bewegt. Bei einer solchen Bewegung der Zahnfußnormalen N wird hier eine Ebene E aufgespannt, im Schnitt dargestellt. Die Transportrichtung T des Faserstoffes steht senkrecht auf dieser Ebene E. Dabei wird nur der eigentliche Stofftransport durch den Kneter hindurch betrachtet, selbstverständlich findet in der Regel außerdem eine Umfangsbewegung des Faserstoffes statt. Die Winkel, die die Schrägen gegenüber der Transportrichtung T haben, sind mit Winkel α 1 an der Vorderseite und Winkel α 2 an der Rückseite - jeweils in der Stellung vor dem Wenden des Zahnes - angegeben.
Fig. 1 b stellt die Teile der Fig. 1 a nach dem Wenden der Zähne 2 und 2' um 180° dar. Die Transportwirkung an der Vorderseite der Zähne ist wegen der geringeren Schrägstellung geringer. Selbstverständlich könne diese Zahnflächen auch gewölbt sein. Entscheidend ist ihre Transportwirkung.
Figur 2 zeigt eine etwas andere Befestigung von den zur erfindungsgemäßen Vorrichtung gehörenden Zähnen 2. Man erkennt den Teil einer für eine Axialmaschine bestimmte Leiste 4, welche mehrere Zähne 2 enthält, die dann zu jeweils verschiedenen Zahnreihen dieses Knetwerkzeuges gehören. Hier kann das Wenden der Zähne durch Wenden dieser Leiste 4 erfolgen. Eine solche Leiste kann zum Rotor oder Stator gehören, auf dem sie ihrer Länge nach im wesentlichen axial ausgerichtet befestigt ist.
Figur 3 zeigt im Schnitt eine axial aufgebaute Knetvorrichtung, bei der also die Transportbewegung des Faserstoffes auch wieder axial erfolgt. Die Darstellung ist grob schematisch und enthält z.B. nur einen geringen Teil der real vorhandenen Zähne. Der Faserstoff S wird beim Eintrag durch eine Förderschnecke 5 in die eigentliche Bearbeitungszone gepreßt. In dieser befinden sich mehrere Zahnreihen, deren Zähne 2, 2' alternierend angeordnet am Rotor 6 oder am Statorgehäuse 7 befestigt sind. Dabei sind die zum Statorgehäuse 7 gehörenden Zähne 2' geschnitten gezeichnet. Ein Teil von ihnen hat hier eine variierte, stark abgerundete Form, ein anderer Teil ist kubisch aber ohne Anschrägungen. An einigen von der Seite sichtbaren Zähnen sind die Zahnfußnormalen N angedeutet, deren Umfangsbewegung die Ebene E (Fig. 1 a, 1 b) aufspannt. Der in Strömungsrichtung letzten Statorstufe folgt hier eine einstellbare Drossel 8 zur Erzielung eines Gegendruckes. Durch diese Maßnahme kann die Wirkung der Knetvorrichtung weiter verbessert werden. Nach Passieren der Drossel 8 tritt der geknetete Stoff S' aus dem Statorgehäuse 7 wieder aus.
Fig. 4 zeigt den Teil eines Knetwerkzeuges, das zu einem Radialkneter gehört. Der Stofftransport mit Transportrichtung T erfolgt also von innen radial nach außen. Durch die Umfangsbewegung (Pfeil 3) der Zahnfußnormalen N' der Zähne 2 wird eine zylindrische Fläche F aufgespannt. Zum Wenden der Zähne 2 werden diese einzeln gelöst; die Löcher 9 sind für Befestigungsschrauben vorgesehen. Der zum Stator gehörende Zahn 2' ist nur angedeutet. Abweichend vom hier gezeigten Beispiel kann er sich in seiner Form von den bewegten Zähnen 2 durchaus unterscheiden. Es ist bei Realisierung der Erfindung auch möglich, die zum Wenden eingerichteten Zähne nur am Rotor oder nur am Stator vorzusehen.

Claims (10)

  1. Knetvorrichtung für hochkonsistenten Faserstoff (S) mit mindestens zwei relativ zueinander bewegbaren, im wesentlichen rotationssymmetrischen koaxialen Knetwerkzeugen (1, 1'), die in ringförmigen Zahnreihen angeordnete Zähne (2, 2') aufweisen, zwischen denen sich Zahnlücken befinden, wobei zwischen den Zahnreihen ringförmige Leerräume vorhanden sind, die so zueinander positioniert sind, daß mindestens eine Zahnreihe eines Knetwerkzeuges (1, 1') in einen ringförmigen Leerraum eines anderen Knetwerkzeuges (1', 1) hineinreicht, wobei zumindest an einem Teil der Zähne (2, 2') die Vorderseite eine Schräge aufweist, an der der Faserstoff durch Relativbewegung zwischen dem Faserstoff und der die Vorderseite bildenden Fläche in Förderrichtung (T) umgelenkt wird, wobei die Förderrichtung (T) aus dem Durchsatz des Faserstoffes durch die Knetvorrichtung resultiert,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß zumindest ein Teil der Zähne (2, 2') an der Rückseite ebenfalls Schrägen enthält, daß sich der Winkel (α 1) der Schräge auf der Vorderseite von dem Winkel (α 2) der Rückseite um mindestens 5° unterscheidet und daß zumindest ein Teil der Zähne (2, 2') lösbar derart befestigt sind, daß durch Wenden der Zähne (2,2') die Position von Vorderseite und Rückseite tauschbar ist.
  2. Knetvorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Wenden des Zahnes (2, 2') in einem Winkel von 180° erfolgt.
  3. Knetvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß sich der Winkel (α 1) der Schräge auf der Vorderseite von dem Winkel (α 2) der Rückseite um mindestens 15° unterscheidet.
  4. Knetvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Förderrichtung (T) des Faserstoffes rechtwinkelig zur durch die Bewegung der Zähne aufgespannten Fläche (E, F) ist.
  5. Knetvorrichtung nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Förderrichtung (T) in Achsrichtung der Knetwerkzeuge liegt.
  6. Knetvorrichtung nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Förderrichtung (T) radial ist mit Zentrum in der Mittelachse der Knetwerkzeuge (1,1').
  7. Knetvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß mehrere Zähne (2,2') eines Knetwerkzeuges (1,1') auf einem wendbaren Garnitursegment zusammengefaßt sind.
  8. Knetvorrichtung nach Anspruch 6 und 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Garnitursegment einen geschlossenen Ring enthält.
  9. Knetvorrichtung nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Garnitursegment ein Ringsegment enthält, das sich über einen Umfangswinkel von höchstens 180° erstreckt.
  10. Knetvorrichtung nach Anspruch 6 und 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Garnitursegment Leisten (4) enthält, die axial auf dem Knetwerkzeug (1, 1') befestigt sind und jeweils zu mehreren Zahnreihen gehörende Zähne (2) tragen.
EP97104827A 1996-05-10 1997-03-21 Vorrichtung zum Kneten von hochkonsistentem Faserstoff Expired - Lifetime EP0806518B1 (de)

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