EP1731663B1 - Stofflöser zur Zerkleinerung und Suspendierung von Papierstoff - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft einen Stofflöser zur Zerkleinerung und Suspendierung von Papierstoff gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Stofflöser dieser Art werden hauptsächlich angewendet, um lufttrockenes Zellstoffmaterial oder Altpapier in Suspension zu bringen. Das eingetragene Material wird in großen Stücken, Bahnen oder gepressten Ballen mit Wasser intensiv vermischt, wozu in der Regel ein Misch- und Zerkleinerungsrotor eingesetzt wird. Ein Stofflöser besteht im Wesentlichen aus einem Behälter für die Suspension und dem schon genannten Rotor. In vielen Fällen enthält er auch ein Sieb im Bodenbereich, durch das die Suspension abgepumpt werden kann.
• Verständlicherweise werden solche Stofflöser ständig optimiert, wobei im Wesentlichen eine schnelle und kraftwirtschaftliche Auflösung angestrebt wird. Als Standardtyp für einen Stofflöser hat sich ein senkrecht stehender zylindrischer Behälter mit einem Rotor im Bodenbereich durchgesetzt. In diesem Behälter wird Wasser und der aufzulösende Stoff von oben zugegeben und mit Hilfe des Rotors eine Trombenströmung in der Suspension erzeugt, bei der also im zentralen Bereich der Stoff vom Rotor nach unten angesaugt und im Bodenbereich radial nach außen gedrückt wird, wodurch sich eine Umtriebsströmung ergibt. Es sind auch Strömungsmaßnahmen bekannt, um diese Umtriebsströmung zu steuern. So wird z.B. durch entsprechende Strömungseinbauten (Schikanen) an der Behälterwand die Umfangsströmung gebremst, da diese nur einen geringen Beitrag zur Auflösung bringt. Die Förderung des eigentlichen Umtriebs, d.h. der wiederholte Transport des aufzulösenden Stoffes in den Rotorbereich bringt dagegen eine Verbesserung des Effektes. Auch wird angestrebt, den frisch eingetragenen Stoff möglichst schnell in die Suspension einzuziehen. Aus diesen Gründen ist auch schon viel Entwicklung an den Rotoren und Behältern der Stofflöser betrieben worden.
• In der DE 197 01 129 A1 ist vorgeschlagen worden, den Behälter des Stofflösers eckig zu gestalten, um den Stoffeinzug zu verbessern. Eine weitere Verbesserung sollte die asymmetrische Anordnung des Rotors bewirken. Dieser Stofflöser fand jedoch keine größere Anwendung.
• Einen anderen Versuch, Stofflöser dieser Art zu verbessern, zeigt die DE 36 38 993 C2 . Demnach wird die Strömung der Suspension mit Hilfe eines seitlich angebrachten Rotors erzeugt. Auch die Schrägstellung der Rotorachse wurde schon durchgeführt, z.B. gemäß DE 31 27 114 oder bei einem in der DE 32 24 702 C2 gezeigten Stofflöser, bei dem ein relativ hoch gebauter Rotor einen spitzen Winkel gegen die Vertikale einnimmt.
• In der DE 844 116 wird ein exzentrisch angeordneter Rotor gezeigt.
• Zur Verbesserung des Umtriebes sind auch schon unkonventionelle Wege beschritten worden, wie z.B. gemäß DE 34 29 514 C2 , eine Mehrzahl von aufwändigen Rotoren innerhalb desselben Stofflöserbehälters.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die bekannten Stofflöser ohne wesentlichen Mehraufwand zu verbessern, wobei insbesondere der Einzug des Materials verbessert werden soll. Der Stofflöser soll schneller und/oder wirtschaftlicher auflösen können.
• Diese Aufgabe wird an einem im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebenen Stofflöser durch die im Kennzeichen genannten Maßnahmen gelöst.
• Es hat sich nämlich gezeigt, dass durch die besondere Form des Behälters ein schnellerer Einzug des eingetragenen Papierstoffes und eine Verbesserung des Umtriebes möglich ist. Der gesamte Auflösevorgang läuft schneller ab, was eine bessere Maschinennutzung sowie eine Energieersparnis bewirkt. Der verbesserte Auflöseeffekt lässt sich durch die schnellere Abnahme des Stippengehaltes in der Fasersuspension feststellen.
• Die Erfindung wird erläutert an Hand von Zeichnungen. Dabei zeigen:

Figur 1:

Schematisch einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Stofflöser, Seitenansicht;

Figur 2:

Stofflöser der Fig. 1, Ansicht von oben.

• Der geschnitten in Seitenansicht gezeichnete Stofflöser der Fig. 1 ist eine typische Form der Erfindung. Der Papierstoff S wird zusammen mit Wasser W in einen Behälter 1 eingegeben. Bei Betrieb des Stofflösers befindet sich im Behälter 1 eine Mischung aus Wasser und Papierstoff, welcher teilweise schon zerkleinert ist. Diese also mit groben und feinen Feststoffen versehene Suspension wird durch den im Bodenbereich des Behälters 1 angeordneten Rotor 2 in Umtrieb versetzt. Der Rotor wird durch einen nicht gezeigten Motor angetrieben. Wesentlich für diesen erfindungsgemäßen Stofflöser ist, dass die Mittellinie 3 des Rotors 2 gegenüber der Mittellinie 4 des Behälters 1 seitlich versetzt angeordnet ist. Die Exzentrizität E dieses Versatzes ist bei einem zylindrischen Behälter 1 vorzugsweise so groß wie dessen halber Durchmesser D1 mit einer Toleranz von ± 30 %.
• Die Suspension wird vom Rotor 2 nach unten gezogen, wodurch etwa längs der Mittellinie 3 des Rotors 2 eine abwärts gerichtete Strömung entsteht. In Folge der Pumpwirkung des Rotors wird die Suspension am Boden des Behälters 1 radial nach außen gefördert und gelangt dadurch zu dessen Seitenwand 5. Insgesamt entsteht dadurch eine Zirkulationsströmung. Wie an sich bekannt, wird bei diesem beschriebenen Auflösevorgang durch hydraulische Kräfte und durch Kontakt zwischen Rotor 2 und Papierstoff die Zerkleinerung und Suspendierung des Papierstoffs bewirkt. Papierstoffteile, die genügend zerkleinert sind, können - wie hier gezeigt - durch ein Siebblech 6 hindurch in eine Kammer 9 gelangen und als faserstoffhaltige Suspension P abgeführt werden. Ein solcher Stofflöser kann sowohl kontinuierlich als auch diskontinuierlich betrieben werden. Das Siebblech 6 ist nicht unbedingt erforderlich. Der übliche Feststoffanteil in der Suspension P beträgt in der Regel um die 3 bis 6 %, ist aber nicht darauf beschränkt.
• Die exzentrische Rotoranordnung entfaltet ihre günstige Wirkung besonders dann, wenn der Boden 7 des Behälters 1 - außerhalb des Siebbereiches - eine ausgeprägte Schräge aufweist. Dieser so abgebildete Bodenwinkel α ist vorzugsweise zwischen 15° und 60°. Bei ca. 30° liegt hinsichtlich Wirkung, Behältervolumen, Bauaufwand und Platzbedarf eine besonders günstige Ausführung vor.
• An der dem Rotor 2 gegenüber liegenden Innenseite der Seitenwand 5 des Behälters 1 befindet sich eine vertikale Strömungsbarriere 8, die in einer einfachen Ausführung als rechtwinkeliges Winkelprofil ausgebildet sein kann, das sich senkrecht vom Boden 7 des Behälters 1 bis über den sich im Betrieb ausbildenden Suspensionsspiegel erstreckt. Diese Strömungsbarriere 8 reicht mit einem Radialvorsprung F in den Trog hinein, der mindestens 5 %, vorzugsweise mindestens 10 %, des Durchmessers D1 des Behälters 1 beträgt.
• Zur Veranschaulichung zeigt die Fig. 2 den Stofflöser der Fig. 1 in Ansicht von oben. Dabei sind die Löcher des Siebblechs 6 nicht dargestellt.
• Ein erfindungsgemäßer Stofflöser kann z.B. mit folgenden Maßen versehen sein. Der Behälter 1 dieses Stofflösers hat eine Gesamthöhe H von 2000 mm und eine zylindrische Seitenwand 5, deren Durchmesser D1 = 2435 mm beträgt. Die Exzentritzität E liegt bei einem Viertel des Durchmessers D1, also ca. 609 mm. Der Rotor 2 hat an seinen bewegten Flügeln einen Außendurchmesser D2 von 970 mm. Er läuft dicht über einem ebenen kreisringförmigen Sieb 6, dessen Öffnungen er von Verstopfungen frei hält. Der Boden 7 des Stofflösers ist mit einem Bodenwinkel α = 30° schräg gestellt, mit Ausnahme des horizontalen Siebbereiches. Auf der von der Mittellinie des Rotors 2 am meisten entfernten Seite der Seitenwand 5 ist eine Strömungsbarriere 8 angebracht, und zwar in Form eines rechtwinkeligen Winkelprofils, das sich vom Boden 7 bis etwa zum oberen Rand des Behälters 1 senkrecht erstreckt und mit einem Radialvorsprung F = 400 mm in den Behälter hineinragt. Auch wenn dieses Beispiel sich als besonders günstige Ausführungsform erwiesen hat, sind auch andere Fälle, insbesondere größere Stofflöser, vorstellbar, mit denen sich die Erfindung mindestens ebenso gut realisieren lässt.

Claims (13)

1. Stofflöser zur Zerkleinerung und Suspendierung von Papierstoff (S) mit einem oben offenen Behälter (1), in dem der Papierstoff (S) mit Wasser (W) vermischt, zerkleinert und suspendiert werden kann, so dass eine papierstoffhaltige Suspension (P) gebildet wird,
   wobei sich am Boden des Behälters (1) ein angetriebener Rotor (2) zur Erzeugung einer Zirkulationsströmung im Behälter (1) befindet und
   die Mitte des Rotors (2) exzentrisch zur Mitte des Behälters (1) angeordnet ist,
   dadurch gekennzeichnet,
   dass der Boden (7) ausgehend vom Bereich des Rotors (2) zur Seitenwand (5) hin mit einem Bodenwinkel (α) ansteigt, der zwischen 15° und 60°, vorzugsweise zwischen 25° und 35°, liegt.
2. Stofflöser nach Anspruch 1,
   dadurch gekennzeichnet,
   dass die Mittellinie (3) des Rotors (2) vertikal ist.
3. Stofflöser nach Anspruch 1 oder 2,
   dadurch gekennzeichnet,
   dass der Behälter (1) eine im Wesentlichen zylindrische Seitenwand (5) aufweist, deren Mittellinie (4) senkrecht steht.
4. Stofflöser nach Anspruch 3,
   dadurch gekennzeichnet,
   dass an der Seitenwand (5) des Behälters (1) wenigstens eine vertikale Strömungsbarriere (8) eingesetzt ist.
5. Stofflöser nach Anspruch 4,
   dadurch gekennzeichnet,
   dass die Strömungsbarriere (8) mit einem Radialvorsprung (F) in den Behälter (1) hineinreicht , der mindestens 10 %, vorzugsweise mindestens 20 %, des Durchmessers (D1) des Behälters (1) beträgt.
6. Stofflöser nach Anspruch 4 oder 5,
   dadurch gekennzeichnet,
   dass sich die Strömungsbarriere (8) in dem 180°-Sektor des Behälters (1) befindet, der vom Rotor am weitesten entfernt ist.
7. Stofflöser nach Anspruch 6,
   dadurch gekennzeichnet,
   dass sich eine Strömungsbarriere (8) an der vom Rotor am weitesten entfernten Stelle des Behälters (1) befindet.
8. Stofflöser nach Anspruch 5, 6 oder 7,
   dadurch gekennzeichnet,
   dass nur eine Strömungsbarriere (8) mit diesen Abmessungen des Radialvorsprungs (F) vorhanden ist.
9. Stofflöser nach Anspruch 5, 6 oder 7,
   dadurch gekennzeichnet,
   dass genau zwei Strömungsbarrieren (8) mit diesen Abmessungen des Radialvorsprungs (F) vorhanden sind.
10. Stofflöser nach Anspruch 4, 5, 6, 7, 8 oder 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Strömungsbarriere (8) aus einem senkrecht stehenden Winkelprofil besteht, dessen Schenkel mit der Seitenwand (5) verbunden sind.
11. Stofflöser nach einem der voran stehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass sich im Boden (7) des Behälters (1) ein ebenes ringförmiges horizontal und konzentrisch mit dem Rotor (2) angeordnetes Sieb (6) befindet, wobei sich unterhalb des Siebes (6) eine Kammer (9) zur Aufnahme und Abführung der im Behälter (1) gebildeten Suspension (P) befindet.
12. Stofflöser nach einem der voran stehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Durchmesser (D2) des Rotors (2) zwischen 20 und 40 % des Durchmessers (D1) des Behälters (1) beträgt.
13. Stofflöser nach einem der voran stehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Verhältnis zwischen Gesamthöhe (H) und Durchmesser (D1) des Behälters (1) zwischen 0,8 und 1,2 beträgt.

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