EP4411063A1 - Vorrichtung und verfahren zur herstellung einer faserstoffsuspension - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur herstellung einer faserstoffsuspension Download PDF

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Publication number
EP4411063A1
EP4411063A1 EP24153295.1A EP24153295A EP4411063A1 EP 4411063 A1 EP4411063 A1 EP 4411063A1 EP 24153295 A EP24153295 A EP 24153295A EP 4411063 A1 EP4411063 A1 EP 4411063A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rope
pulper
contaminant
sensor
suspension
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP24153295.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Müller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Patent GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Voith Patent GmbH filed Critical Voith Patent GmbH
Publication of EP4411063A1 publication Critical patent/EP4411063A1/de
Pending legal-status Critical Current

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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
    • D21B1/345—Pulpers
    • 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
    • D21B1/32—Defibrating by other means of waste paper
    • D21B1/322—Defibrating by other means of waste paper coated with synthetic materials
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21G—CALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
    • D21G9/00—Other accessories for paper-making machines
    • D21G9/0009—Paper-making control systems
    • D21G9/0018—Paper-making control systems controlling the stock preparation

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for producing a fiber suspension.
  • a ragger When recycled fiber material is used, a large amount of impurities such as plastic and metal pieces, sand and glass typically enter the pulper with the recycled fibers. In pulpers with low consistency, it is possible to use a ragger to remove elongated plastic material and metal tows.
  • a ragger usually has a pull roller and a press roller pushing towards the pull roller, by means of which a ragger rope that forms, also called reject tangle, is pulled out of the pulper.
  • the ragger rope pulled out of the pulper by the ragger is cut into suitable pieces by a cutting device arranged after the ragger for further processing of the ragger rope.
  • the publications US 2005/011560 A1 , US$3,844,488 and US$4,592,513 describe pulpers with a ragger to remove impurities.
  • ragger rope breaking can occur, for example, if the thickness of the ragger rope and thus its weight increase too much.
  • the ragger rope breaking can also occur if the ragger rope is thin, in which case the tension exerted by the ragger on the ragger rope is too great.
  • Ragger malfunctions are also sometimes caused by the thickness of the ragger rope increasing to such an extent that the rope is difficult to remove or too large for the size of the ragger.
  • Control of the ragger operation can be based on manual adjustment of the speed of the ragger rope.
  • the speed of the ragger rope can be monitored by means of a camera or by inspections on the ragger.
  • a pulper for producing a fiber suspension and a ragger for removing rejects from the pulper in the form of a ragger rope are provided.
  • the method comprises at least one measurement of at least one property of the ragger rope or of at least one effect caused by the ragger rope on the ragger or the feed rate of the ragger rope or at least one property of the operation of the ragger such as adjusting the feed rate of the ragger rope.
  • a plait winch control is known.
  • the method for controlling a plait winch for a plait formed from impurities from a pulper is formed by at least two rollers pressed against each other. By The braid runs through the press gap. The pressing force of the rollers is controlled depending on the movement of the braid.
  • This invention aims to identify the problem of fluctuating impurity content due to fluctuating qualities of paper pulp introduced into the pulper and to regulate the impurity content and/or impurity removal through measures. This enables a more even impurity removal and regulation of subsequent devices, such as the ragger in particular, is no longer necessary.
  • the ragger no longer has to be designed for strongly fluctuating impurity rope dimensions and densities.
  • the contour of the surface in the pulper is used for early detection of an increased impurity load.
  • Radar technology has proven particularly advantageous for surface detection. Radar sensors provide a good image of the surface of the suspension in the pulper's container, even in poor visibility conditions. An imaging sensor such as a camera can also be provided. The camera can provide additional information, such as the impurity content of the fed fiber material.
  • the camera allows a measurement of the surface, this can be done using three-dimensional surface cameras. Regardless of the sensor used, it is particularly important to measure the funnel formation in the pulper.
  • the camera can optionally and advantageously capture a three-dimensional surface using phase shift or two separate lenses. Segmentation is particularly advantageous here.
  • the surface structure is recorded 2-dimensionally, at least along one section. This means that the surface waviness along this section is known and conclusions can be drawn about the impurity content.
  • characteristic values can be stored in an associated control system.
  • a self-learning control system can also be provided.
  • the cut intersects the rotation axis of the rotor.
  • This allows the formation of a funnel in the area of the rotation axis on the surface of the suspension to be detected.
  • the size of a formed funnel allows conclusions to be drawn about the degree of dissolution and/or contaminant load.
  • Options for influencing include, for example, adjusting the supply of paper pulp and/or liquid, adjusting the contaminant removal. This can also counteract the formation of a contaminant rope with a high density and/or large diameter. For example, the speed at which the contaminant rope is removed can be adjusted.
  • a three-dimensional sensor for detecting a surface area of the suspension.
  • a three-dimensional detection of at least one surface section of a surface structure of the suspension in the container can be carried out. This makes it easier to derive the consistency of the suspension in the container.
  • Several sensors can also be provided for detecting a surface section. In particular, individual contaminants that cannot be dissolved can be identified more easily. This enables more precise conclusions to be drawn. It is particularly advantageous if the axis of rotation of the rotor lies in the detected area. This makes it possible to detect a funnel formation on the surface of the suspension in the area of the rotor.
  • a diameter of more than 700 mm is currently considered problematic.
  • a diameter of less than 100 mm is currently considered critical because of the risk of the debris rope breaking off.
  • the senor is arranged on the open side of the container, preferably attached to a cover, such as a lid of the container.
  • a further advantage is a pulper, whereby the sensor is designed to form a temporal average of the measured values over a range of 0.1 - 5 seconds.
  • Strong currents of the suspension are created in the pulper, which also result in surface waves and turbulence. It is advantageous to consider the exact position and structure of the surface of the suspension as an average, as this balances out or averages out individual waves and turbulence.
  • a temporal average between 0.1 - 5 seconds has proven to be particularly effective.
  • a temporal average in a range of 0.5 - 2.5 seconds is also particularly advantageous, and an average in a range of 0.7 - 1.5 seconds is particularly advantageous. This also allows data rates or data volumes to be reduced.
  • the accuracy of the measurement especially of the fill level and the vortex, is determined in the best possible way.
  • the senor detects a surface contour of the suspension through a center axis.
  • the center axis coincides with the rotation axis of the rotor. This center axis is often not located in the geometric center of the container, as can be seen from Fig. 2 is visible. This allows the formation of funnels to be detected. Depending on the funnel formation detected, conclusions can be drawn about the consistency of the suspension in the container.
  • a sensor can be provided for detecting a vibration/movement of the contaminant rope, preferably the amplitude and/or frequency.
  • This sensor can be provided, in particular arranged, on a component of the pulper. The data can be used additionally or alternatively to determine a contaminant load.
  • the rotation speed and the number of rotor blades are taken into account when measuring the vibration. This makes it possible to determine the extent to which the rotor has excited the vibration of the contaminant rope. This makes it possible to draw further conclusions about the consistency of the suspension in the container and the nature of the contaminant rope.
  • the vibration sensor detects the movement of the contaminant rope between the pulper and a drive of the ragger acting on the contaminant rope.
  • the vibration sensor is particularly preferably arranged on a guide of the contaminant rope. This guide can be arranged in the container and/or extend into the container.
  • the vibration measurement can be used to draw conclusions about the contaminant rope formed. can be closed. In particular, conclusions can be drawn about the contaminant rope that is still in suspension. This makes it possible to initiate measures to avoid a contaminant rope that is too thick or too heavy, especially for a ragger.
  • FIG. 1 shows an arrangement 1 with a pulper 10.
  • the pulper 10 has a container 15 for receiving and suspending paper stock 7, in particular waste paper. Liquid can be introduced into the container via a liquid feed 19.
  • a flow meter 47 is provided for recording the amount of liquid.
  • the amount of paper stock introduced is recorded by a camera 45.
  • a controller 80 is provided for regulation and control.
  • a rotor 21 with rotor blades 23 is arranged in the container 11.
  • the rotor 21 is driven by a rotor drive 27.
  • the rotation axis 25 is arranged vertically.
  • the container is formed by a side wall 15 and a base 17.
  • a sieve 31 is provided in the base of the container. The fiber suspension 3 passing through the sieve 31 is discharged as accepted material via an accepted material discharge 33 with an accepted material pump 35.
  • a ragger 5 is arranged next to the container 15 to pull out the rope of foreign matter 53.
  • the ragger 5 has a drive 51, by means of which a drive roller 55 can be driven.
  • the rope of foreign matter 53 is pressed onto the drive roller 55 by a counter roller 57.
  • a cutting device 71 is provided on the ragger 5. The rope of foreign matter 53 is cut by the cutting device 71.
  • a sensor 41 is provided for detecting the surface contour 42.
  • a radar sensor 43 is provided, which can provide a good image of the surface 42 or a surface section 44 even in difficult visibility conditions.
  • the radar sensor 43 is mounted on a lid 13 of the container.
  • the sensor 41 could alternatively also be mounted through the side wall 15.
  • the supply of paper stock per unit of time can be reduced, the rotor speed can be reduced and/or the removal speed of the impurity rope 53 can be increased.
  • characteristic maps are stored in the control system 80 or a self-learning control system is provided.
  • the control system accesses the data provided by the sensor 41.
  • a vibration sensor 61 is provided on a guide 59 provided for the contaminant rope 53.
  • the vibration sensor records frequency signals and amplitude signals induced by the contaminant rope 53 and supplies them to the control system 80.
  • conclusions can be drawn about the thickness of the contaminant rope 53 forming in the container 11.
  • the contaminant rope can still be in the suspension in the container.
  • a uniform thickness and density can prevent malfunctions such as the disruptive material rope 53 breaking off and/or jamming in the ragger 5.
  • the performance of the ragger 5 can be designed to suit the expected load.
  • a subsequent cutting device 71 for shredding the disruptive material rope 53 can also be designed accordingly.
  • a diameter of 250 mm to 500 mm has proven to be suitable for the disruptive material rope formed.
  • FIG 2 the container 11 of the pulper is shown schematically from above.
  • an area 44 is drawn in which the surface structure 42 of the suspension is detected.
  • the rotation axis 25 of the rotor is located in the detected area. This allows funnel formation to be detected when funnel formation occurs.
  • the contaminant rope 53 is shown here in simplified form as a section of track.
  • the contaminant rope 53 is guided in a guide 59.
  • a sensor 61 is arranged on this guide, the sensor detecting a vibration frequency and a vibration amplitude. These signals are further processed in the control system. If the contaminant rope 53 extends towards the rotor 21 and is moved in particular by the rotor blades 23, this impulse is passed on in the contaminant rope 53 and can also be detected from the signals picked up by the vibration sensor 61. When the signal is passed on and when the impulse is recorded, parameters relating to the nature of the contaminant rope are also taken into account.
  • a contaminant rope section with a high density is more sluggish than a very thin and light contaminant rope section.
  • Parameters relating to the contaminant rope 53 can therefore be derived from the signals obtained by the sensor 61.
  • an area of the contaminant rope 53 that is still in suspension can also be detected. This makes it possible to influence the formation of the contaminant rope 53 at an early stage. If a sluggish contaminant rope section is detected in the suspension, it can be pulled out at an increased speed in order to prevent the formation of a section of the contaminant rope 53 that is too thick for the ragger.
  • a thin contaminant rope can also be detected. Thin contaminant ropes increase the risk of the contaminant rope 53 breaking off. This can be counteracted by reducing the speed when pulling out by the ragger or by increasing the amount of fiber added.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Wood Science & Technology (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stofflöser zur Zerkleinerung und Suspendierung von Papierstoff und eine Anordnung mit einem Stofflöser und ein Verfahren zum Betrieb des Stofflösers. Bei der Erfindung ist ein Sensor für eine Erfassung einer Oberflächenstruktur vorgesehen. Anhand der erfassten Oberflächenstruktur können Rückschlüsse auf eine in dem Stofflöser gebildeten Suspension gezogen werden. Dadurch ist es möglich eine Ausbildung eines Störstoffseils frühzeitig zu beeinflussen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer Fasersuspension.
  • Wenn recyceltes Fasermaterial verwendet wird, gelangt typischerweise eine grobe Menge Verunreinigungen, wie z. B. Kunststoff- und Metallstücke, Sand und Glas mit den recycelten Fasern in den Pulper. In Pulpern mit niedriger Stoffdichte ist es möglich, eine Zopfwinde bzw. einen Ragger zu verwenden, um längliches Kunststoffmaterial und Metallkabel zu entfernen. Ein Ragger weist üblicherweise eine Ziehrolle und eine in Richtung der Ziehrolle drückende Pressrolle auf, mittels welcher ein sich bildendes Raggerseil, auch als Spuckstoffzopf bezeichnet, aus dem Pulper herausgezogen wird. Das mittels des Raggers aus dem Pulper herausgezogene Raggerseil wird mit einem nach dem Ragger angeordneten Schneidgerät zur weiteren Verarbeitung des Raggerseils in geeignete Stücke geschnitten. Die Veröffentlichungen US 2005/011560 A1 , US 3,844,488 und US 4,592,513 beschreiben Pulper mit einem Ragger zur Entfernung von Verunreinigungen.
  • Jedoch treten bei Raggern sehr häufig Fehlfunktionen, wie z. B. das Reißen des Raggerseils, auf. Das Reißen des Raggerseils kann z. B. stattfinden, wenn die Dicke des Raggerseils und somit auch sein Gewicht zu stark ansteigen. Das Reißen des Raggerseils kann auch stattfinden, wenn das Raggerseil dünn ist, wobei in diesem Fall der durch den Ragger auf das Raggerseil gerichtete Zug zu groß ist.
  • Teilweise werden Fehlfunktionen des Raggers auch dadurch verursacht, dass die Dicke des Raggerseils sich so stark erhöht, dass das Seil schwierig zu entfernen oder zu groß für die Größe des Raggers ist.
  • Die Steuerung des Betriebs des Raggers kann auf einer manuellen Einstellung der Geschwindigkeit des Raggerseils basieren. Die Geschwindigkeit des Raggerseils kann mittels einer Kamera oder durch Inspektionen an dem Ragger überwacht werden.
  • Aus der DE112009002115 B4 und der AT 509144 A2 ist ein automatisiertes Verfahren und eine Vorrichtung zum automatisierten Steuern der Handhabung von Spuckstoff in einem Pulperprozess bekannt. Es ist ein Pulper zur Herstellung einer Faserstoffsuspension und eine Zopfwinde bzw. ein Ragger zur Entfernung von Spuckstoff aus dem Pulper in der Form eines Windenzopfs bzw. eines Raggerseils vorgesehen. Das Verfahren weist mindestens ein Messen von wenigstens einer Eigenschaft des Raggerseils oder von wenigstens einem durch das Raggerseil an dem Ragger bewirkten Effekt oder der Vorschubgeschwindigkeit des Raggerseils oder wenigstens einer Eigenschaft des Betriebs des Raggers wie Einstellen der Vorschubgeschwindigkeit des Raggerseils auf.
  • Aus der EP0493715 B1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Aufbereitung von Altpapier bekannt. Bei einer Altpapierauflösung anfallende Fremdstoffe, mit Ausnahme von nicht weiterverwertbaren Schwerstoffen, werden erfasst und einer bzw. zwei hintereinander geschalteten Aufarbeitungsvorrichtungen zugeführt. Die Fremdstoffe werden einer ersten Zerkleinerung unterworfen, um die Fremdstoffe in einen in Suspension förderbaren Zustand zu überführen. Die Fremdstoffe werden dann von Schwerschmutz befreit, um schließlich in einer zweiten Zerkleinerungsstufe feinzerkleinert zu werden. Die Aufbereitungsvorrichtung dient einer vorgeschalteten Grobzerkleinerung des eventuell mitverwendeten Zopfes. Die im Austrittsschacht erhaltene Fremdstoffsuspension wird durch Sortierung in eine Faserstoffkomponente und eine Reststoffkomponente aufgeteilt. Die Reststoffkomponente wird von spezifisch schweren Anteilen befreit und die übrigbleibenden Thermoplaste werden getrocknet und granuliert. Die erhaltende langfaserige Faserstoffkomponente wird auf übliche Weise gemahlen und sortiert, wobei dem Faserstoff bei der Mahlung für seine spätere Verwendung in Wellpappenrohpapieren regeneriertes Thermoplastmaterial in fein verteilter Form zugegeben werden kann.
  • Aus der EP2638205 B1 ist eine Zopfwindenregelung bekannt. Das Verfahren zur Steuerung einer Zopfwinde für einen aus Verunreinigungen gebildeten Zopf aus einem Pulper wird von wenigstens zwei gegeneinander gedrückten Rollen gebildet. Durch deren Pressspalt läuft der Zopf. Die Anpresskraft der Rollen wird in Abhängigkeit von der Bewegung des Zopfes gesteuert.
  • Weiterhin ist im Stand der Technik die JP H05- 106 181 A bekannt, die einen Füllstandsmessung eines Pulpers offenbart, jedoch nicht auf die turbulente Oberfläche der Suspension eingeht.
  • Diese derzeit verwendeten Steuer- bzw. Kontrollverfahren können in der Praxis häufig nicht und nur unzureichend oder aber zu spät auf die ständig vorhandenen Änderungen im Rohmaterial reagieren. Das führt dazu, dass die Entfernung des Spuckstoffs von dem Pulper gestört wird. Eine schlechte Spuckstoffentfernung kann zu Fehlfunktionen in dem Pulper und in der Spuckstoffpumpe, sowie zu einem überdurchschnittlich hohen Verschleiß des Rotors des Pulpers und der Siebplatte führen.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Abführung von Spuckstoff zu ermöglichen. Weiterhin ist es Aufgabe dieser Erfindung eine bessere Regelung eines Stofflöser zu erreichen.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Stofflöser, eine Anordnung und den Verfahren entsprechend den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung finden sich in den Unteransprüchen.
  • Diese Erfindung zielt darauf ab, die Problematik von schwankendem Störstoffgehalt aufgrund von schwankenden Qualitäten von eingebrachtem Papierstoff beim Stofflöser diesen Störstoffgehalt zu erkennen und durch Maßnahmen den Störstoffgehalt und/oder eine Störstoffabführung zu regulieren. Dadurch wird eine gleichmäßigere Störstoffabführung möglich und eine Regelung an nachfolgenden Vorrichtungen, wie insbesondere dem Ragger, nicht mehr erforderlich. Der Ragger muss nicht mehr auf stark schwankende Störstoffseil Abmessungen und Dichten ausgelegt werden. Für eine frühzeitige Erkennung einer erhöhten Störstofflast wird die Kontur der Oberfläche in dem Stofflöser herangezogen.
  • Für die Detektion der Oberfläche hat sich insbesondere Radartechnologie als vorteilhaft herausgestellt. Radarsensoren liefert auch bei widrigen Sichtverhältnissen ein gutes Abbild der Oberfläche der Suspension im Behälter des Stofflösers. Zusätzlich kann auch noch ein bildgebender Sensor, wie eine Kamera vorgesehen sein. Die Kamera kann zusätzliche Informationen, wie Störstoffgehalt des zugeführten Faserstoffes liefern.
  • Sofern die Kamera eine Messung der Oberfläche erlaubt, kann diese insbesondere durch dreidimensionale Oberflächenkameras erfolgen. Unabhängig von dem eingesetzten Sensor ist es insbesondere wichtig die Trichterbildung in der Stofflöser zu vermessen. Die Kamera kann dabei optional und vorteilhaft mittels Phasenverschiebung oder mittels zwei separater Linsen eine dreidimensionale Oberfläche erfassen. Besonders vorteilhaft ist dabei eine Segmentierung
    In einer bevorzugten Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass die Oberflächenstruktur zumindest entlang eines Schnittes, 2-dimensional, aufgenommen wird. Dadurch ist die Oberflächenwelligkeit entlang dieses Schnittes bekannt und es können Rückschlüsse auf den Störstoffgehalt gezogen werden. Dafür können in einer zugeordneten Steuerung Kennwerte hinterlegt sein. Auch kann eine selbstlernende Regelung vorgesehen sein.
  • Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn der Schnitt die Rotationsachse des Rotors schneidet. Dadurch kann eine Ausbildung eines Trichters im Bereich der Rotationsachse an der Oberfläche der Suspension erfasst werden. Das Maß eines ausgebildeten Trichters erlaubt Rückschlüsse auf den Auflösungsgrad und/oder Störstofflast. Durch diese in dem Auflöseprozess frühzeitigen Erkenntnisse wird es möglich, auf den Auflöseprozess Einfluss zu nehmen. Möglichkeiten der Einflussnahme sind z.B. Anpassung der Zuführung von Papierstoff und/oder Flüssigkeit, Anpassung einer Störstoffabführung. So kann auch einer Ausbildung eines Störstoffseils mit großer Dichte und/oder großem Durchmesser entgegengewirkt werden. So kann beispielsweise die Geschwindigkeit der Abführung des Störstoffseils angepasst werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsvariante ist ein dreidimensionaler Sensor zur Erfassung eines Oberflächenbereiches der Suspension vorgesehen. Es kann eine dreidimensionale Erkennung zumindest eines Flächenausschnittes einer Oberflächenstruktur der Suspension in dem Behälter durchgeführt werden. Dadurch ist ein Ableiten der Konsistenz des in dem Behälter befindlichen Suspension besser möglich. Es können auch mehrere Sensoren zur Erfassung eines Flächenausschnittes vorgesehen sein. Insbesondere können einzelne Störstoffe, die sich nicht auflösen lassen, leichter identifiziert werden. Dadurch sind exaktere Rückschlüsse möglich. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Rotationsachse des Rotors in dem erfassten Bereich liegt. Dadurch kann eine Trichterbildung der Oberfläche der Suspension in dem Bereich des Rotors erfasst werden.
  • Als problematisch wird derzeit ein Durchmesser von mehr als 700 mm angesehen. Ein Durchmesser von weniger als 100 mm wird derzeit als kritisch angesehen, da die Gefahr eines Abreißens des Störstoffseils gesehen wird.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Sensor auf der offenen Seite des Behälters angeordnet ist, vorzugsweise an einer Abdeckung, wie einem Deckel des Behälters, befestigt ist.
  • Weiterhin vorteilhaft ist ein Stofflöser, wobei der Sensor ausgeführt ist einen zeitlichen Mittelwert der Messwerte über einen Bereich von 0,1 - 5 Sekunden zu bilden.
  • In dem Stofflöser oder Pulper entstehen starke Strömungen der Suspension, die auch Oberflächenwellen und Turbulenzen zur Folge haben. Es ist dabei vorteilhaft die Genaue Lage und Struktur der Oberfläche der Suspension als Mittelwert zu betrachten, da so einzelne Wellen, und Turbulenzen ausgeglichen bzw. ausgemittelt werden. Ein Zeitlicher Mittelwert zwischen 0,1 - 5 Sekunden hat sich dabei als besonders wirksam erwiesen. Besonders vorteilhaft ist auch ein Zeitlicher Mittelwert in einem Bereich von 0,5 - 2,5 Sekunden und ganz besonders vorteilhaft ein Mittelwert in einem Bereich von 0,7 - 1,5 Sekunden. So können auch Datenraten bzw. die Datenmengen reduziert werden, wobei gleichzeitig die Genauigkeit Messung, insbesondere des Füllstandes und des Wirbels so bestens ermittelt wird.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass durch den Sensor eine Oberflächenkontur der Suspension durch eine Mittelpunktachse erfasst wird. Die Mittelpunktachse fällt mit der Rotationsachse des Rotors zusammen. Diese Mittelpunktachse liegt häufig nicht in dem geometrischen Mittelpunkt des Behälters, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist. Dadurch kann eine Trichterbildung erkannt werden. In Abhängigkeit von einer erfassten Trichterbildung sind Rückschlüsse auf die Konsistenz der in dem Behälter befindlichen Suspension möglich.
  • Es hat sich als bevorzugte Anordnung herausgestellt, eine Vorrichtung zur Bildung eines Störstoffseils und Abführung von festen Störstoffen durch das gebildete Störstoffseil vorzusehen. Es kann ein Sensor für eine Erfassung einer Schwingung/Bewegung des Störstoffseils, vorzugweise der Amplitude und/oder Frequenz, vorgesehen sein. Dieser Sensor kann an einem Bauteil des Stofflösers vorgesehen, insbesondere angeordnet sein. Die Daten können zusätzlich oder alternativ zur Bestimmung einer Störstofflast herangezogen werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass bei der Schwingungsmessung die Rotationsgeschwindigkeit und die Anzahl der Rotorflügel mitberücksichtigt werden. Dadurch ist es möglich abzuleiten, in welchem Maß eine Schwingungsanregung des Störstoffseils durch den Rotor angeregt worden ist. Dadurch sind weitere Rückschlüsse auf die Konsistenz der Suspension im Behälter und der Beschaffenheit des Störstoffseils möglich.
  • Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass der Schwingungssensor die Bewegung des Störstoffseils zwischen dem Stofflöser und einem an dem Störstoffseil angreifenden Antrieb des Raggers erfasst. Besonders bevorzugt ist der Schwingungssensor an einer Führung des Störstoffseils angeordnet. Diese Führung kann in dem Behälter angeordnet sein und/oder in den Behälter hineinragen. Durch die Schwingungsmessung können Rückschlüsse auf das gebildete Störstoffseil geschlossen werden. Insbesondere können auch Rückschlüsse auf das noch in der Suspension befindliche Störstoffseil geschlossen werden. Dadurch ist ein Einleiten von Maßnahmen zur Vermeidung eines insbesondere für einen Ragger zu dicken oder zu schweren Störstoffseils möglich.
  • Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, ein Verfahren zur Charakterisierung einer in einem Stofflöser befindlichen Suspension vorzusehen. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
    • Erfassung einer Oberflächenstruktur der Suspension zumindest entlang eines vertikalen Schnittes während einer Bewegung der im Behälter befindlichen Suspension
    • Bestimmen einer Abweichung der Oberfläche von einem Wert eines zugehörigen durchschnittlichen Füllstandes
    • Abgleich der erfassten Amplitude mit hinterlegten Werten zur Bestimmung einer Störstofflast
    • Steuerung der Zuführung von Papierstoff, Flüssigkeit und/oder Geschwindigkeit der Abführung des Störstoffseils.
    Durch dieses Verfahren ist eine Einflussnahme möglich. Dadurch kann einem Auftreten von Störfällen entgegengewirkt werden.
  • In einer Ausführungsvariante ist eine Charakterisierung eines in einem Stofflöser gebildeten Störstoffseils mit den folgenden Schritten vorgesehen:
    • Erfassung der Amplitude und/oder der Frequenz der Bewegung der Störstoffseils, vorzugsweise bei gleichzeitigem Betrieb eines Rotors
    • Abgleich einer erfassten Frequenz mit der Rotorfrequenz des Stofflösers vorzugsweise unter Berücksichtigung der Anzahl der Flügel des Rotors und/oder
    • Abgleich der erfassten Amplitude mit hinterlegten Werten zur Bestimmung einer Störstofflast
    • Steuerung der Zuführung von Papierstoff, Flüssigkeit und/oder Geschwindigkeit der Abführung des Störstoffseils.
    Eine derartige Charakterisierung anhand der Schwingung des Störstoffseils kann alternativ oder zusätzlich zu einer Oberflächenanalyse, wie zuvor beschrieben eingesetzt werden.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren erläutert. Die Figuren zeigen im Einzelnen:
    • Fig.1 :
    Schematische Darstellung einer Anordnung mit einem Stofflöser und einem Ragger im seitlichen Schnitt.
    Fig.2
    Schematische Darstellung einer Anordnung in Draufsicht von oben
  • Figur zeigt eine Anordnung 1 mit einem Stofflöser 10, auch als Pulper bezeichnet. Der Pulper 10 weist einen Behälter 15 für die Aufnahme und Suspendierung von Papierstoff 7, insbesondere Altpapier, auf. Über eine Flüssigkeitszuführung 19 kann Flüssigkeit in den Behälter eingebracht werden. Für eine Erfassung der Flüssigkeitsmenge ist ein Durchflussmesser 47 vorgesehen. Die Menge der eingebrachten Papierstoffe wird durch eine Kamera 45 erfasst. Zur Regelung und Steuerung ist eine Steuerung 80 vorgesehen.
  • In dem Behälter 11 ist ein Rotor 21 mit Rotorflügeln 23 angeordnet. Der Rotor 21 wird durch einen Rotorantrieb 27 angetrieben. Die Rotationsachse 25 ist vertikal angeordnet. Der Behälter wird durch eine Seitenwandung 15 und einen Boden 17 gebildet. Im Boden des Behälters ist ein Sieb 31 vorgesehen. Die das Sieb 31 passierende Fasersuspension 3 wird als Gutstoff über eine Gutstoffabführung 33 mit einer Gutstoffpumpe 35 abgeführt.
  • Durch die Rotationsbewegung bildet sich ein Störstoffseil 53. Mittels dieses Störstoffseils 53 werden Störstoffe entfernt. Für das Herausziehen des Störstoffseils 53 ist ein Ragger 5 neben dem Behälter 15 angeordnet. Der Ragger 5 weist einen Antrieb 51 auf, durch den eine Antriebsrolle 55 angetrieben werden kann. Durch eine Gegenrolle 57 wird das Störstoffseil 53 auf die Antriebsrolle 55 gedrückt. Auf dem Ragger 5 nachfolgend ist eine Schneidevorrichtung 71 vorgesehen. Durch die Schneidevorrichtung 71 wird das Störstoffseil 53 zerschnitten.
  • Bei schwankender Störstofflast des zugeführten Papierstoffes erhöht sich die Störstofflast in dem Behälter 11. Die Bildung des Störstoffseils 53 wird begünstigt. Die vermehrte Störstofflast führt zu einer von dem Füllstand abweichenden Oberfläche der durch den Papierstoff mit der Flüssigkeit gebildeten Suspension 3. Für die Erfassung der Oberflächenkontur 42 ist ein Sensor 41 vorgesehen. Hier ist ein Radarsensor 43 vorgesehen, der auch bei schwierigen Sichtverhältnissen ein gutes Abbild der Oberfläche 42 bzw. eines Oberflächenausschnittes 44 bereitstellen kann. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Radarsensor 43 an einem Deckel 13 des Behälters gelagert. Der Sensor 41 könnte alternativ auch durch die Seitenwandung 15 gelagert werden. Nach erkannter hoher Störstofflast können Maßnahmen zu einer erhöhten Störstoffabführung ergriffen werden. So kann z.B. die Zufuhr an Papierstoff pro Zeit reduziert werden, die Rotorgeschwindigkeit kann reduziert werden und/oder die Abführgeschwindigkeit des Störstoffseils 53 kann erhöht werden. Dadurch wird ein gelichmäßiger Austrag von Störstoff erreicht. Für eine Regelung eines gleichmäßigen Austrags des Störstoffes sind in der Steuerung 80 Kennfelder hinterlegt oder eine selbstlernende Steuerung vorgesehen. Die Steuerung greift dabei auf die von dem Sensor 41 gelieferten Daten zu. Für eine Charakterisierung ist an einer für das Störstoffseil 53 vorgesehenen Führung 59 ein Schwingungssensor 61 vorgesehen. Durch den Schwingungssensor werden Frequenzsignale und Amplitudensignale, die durch das Störstoffseil 53 induziert werden, aufgenommen und der Steuerung 80 zugeführt. In Abhängigkeit von der erfassten Amplitude und der Frequenz können Rückschlüsse auf die Dicke des sich im Behälter 11 bildenden Störstoffseils 53 geschlossen werden. Dabei kann sich das Störstoffseil noch in der in dem Behälter befindliche Suspension befinden.
  • Durch eine gleichmäßige Dicke und Dichte können Störfälle, wie Abreißen des Störstoffseils 53 und/oder Verklemmen im Ragger 5, verhindert werden. Die Leistung des Raggers 5 kann auf die zu erwartende Last ausgelegt werden. Und auch eine nachfolgende Schneideinrichtung 71 zur Zerkleinerung des Störstoffseils 53 kann in seiner Auslegung entsprechend abgestimmt werden. Als geeignet hat sich ein Durchmesser von 250 mm bis 500 mm bei dem gebildeten Störstoffseil herausgestellt.
  • In Figur 2 ist der Behälter 11 des Stofflösers schematisch von oben dargestellt. In dieser Darstellung ist ein Bereich 44 eingezeichnet, in dem die Oberflächenstruktur 42 der Suspension erfasst wird. Die Rotationsachse 25 des Rotors ist in dem erfassten Bereich gelegen. Dadurch wird eine Trichterbildung erkannt, wenn die Trichterbildung auftritt.
  • Das Störstoffseil 53 ist hier vereinfacht als Streckenabschnitt eingetragen. Das Störstoffseil 53 wird in einer Führung 59 geführt. An dieser Führung ist ein Sensor 61 angeordnet, wobei der Sensor eine Schwingungsfrequenz und eine Schwingungsamplitude erfasst. Diese Signale werden in der Steuerung weiterverarbeitet. Ragt das Störstoffseil 53 an den Rotor 21 heran und wird insbesondere durch die Rotorflügel 23 bewegt, so wird dieser Impuls im Störstoffseil 53 weitergeleitet und lässt sich auch noch an den abgegriffenen Signalen des Schwingungssensors 61 erkennen. Bei der Weiterleitung des Signals als auch bei der Aufnahme des Impulses gehen auch die Beschaffenheit des Störstoffseils betreffende Parameter mit ein. Ein Störstoffseilabschnitt mit hoher Dichte ist träger als ein sehr dünner und leichter Störstoffseilabschnitt. Somit lassen sich Parameter das Störstoffseil 53 betreffend aus den vom Sensor 61 gewonnenen Signalen ableiten. Bei einer Anregung durch einen Rotor 21 kann insbesondere auch ein Bereich des Störstoffseils 53 erfasst werden, dass sich noch in der Suspension befindet. Dadurch ist es möglich frühzeitig auf die Ausbildung des Störstoffseils 53 Einfluss zu nehmen. Wird ein träger Störstoffseilabschnitt in der Suspension erkannt, so kann ein Herausziehen mit erhöhter Geschwindigkeit vorgesehen werden, um die Ausbildung eines für den Ragger zu dicken Abschnittes des Störstoffseiles 53 zu verhindern. Andererseits kann auch ein dünnes Störstoffseil erkannt werden. Dünne Störstoffseile erhöhen das Risiko, dass das Störstoffseil 53 abreißt. Dem kann durch eine Reduzierung der Geschwindigkeit beim Herausziehen durch den Ragger entgegen gewirkt werden oder die Zugabe von Faserstoff erhöht werden.
    • Bezugszeichenliste
  • 1 Anordnung
    3 Suspension
    5 Ragger
    7 Papierstoff
    9 Förderband
    10 Stofflöser/Pulper
    11 Behälter
    13 Abdeckung
    15 Seitenwandung
    17 Boden des Behälters
    19 Flüssigkeitszufuhr/Verdünnungswasserzufuhr
    21 Rotor
    23 Rotorflügel
    25 Rotationsachse
    27 Rotorantrieb
    31 Sieb
    33 Gutstoffabführung
    35 Gutstoffpumpe
    41 Sensor zur Erkennung von Oberflächen
    42 Oberfläche der Suspension
    43 Radarsensor
    44 Erfasster Oberflächenbereich
    45 Kamera
    47 Durchflussmesser
    51 Raggerantrieb
    53 Störstoffseil
    55 Antriebsrolle
    57 Gegenrolle
    59 Führung Störstoffseil
    61 Sensor zur Schwingungsmessung (Amplitude/Frequenz)
    71 Schneidevorrichtung
    80 Steuerung

Claims (16)

  1. Stofflöser (10) zur Zerkleinerung und Suspendierung von Papierstoff (7) mit einem Behälter (11) zur Aufnahme von Flüssigkeit und Papierstoff (7) und mit mindestens einem im Behälter (11) angeordneten antreibbaren Rotor (21) zum Umwälzen von im Behälter (11) befindlichem Papierstoff (7) und Flüssigkeit zur Bildung einer Suspension aufweist, um dabei den eingetragenen Papierstoff (7) zu zerkleinern und mit der Flüssigkeit zu einer Suspension (3) zu suspendieren, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Sensor (41) für eine Erfassung einer Oberflächenstruktur des im Behälter (11) befindlichen Suspension vorgesehen ist und der Sensor (41) für eine dreidimensionale Erkennung der Oberfläche zumindest eines Flächenausschnittes (44) der Suspension im Behälter (11) vorgesehen ist.
  2. Stofflöser (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (41) eine Oberflächenstruktur zumindest entlang eines Schnittes erfasst.
  3. Stofflöser (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (41) ein Radarsensor (43) ist.
  4. Stofflöser (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (41) eine Kamera für eine Bilderfassung umfasst, vorzugsweise eine Kamera, die ausgeführt ist eine dreidimensionale Struktur zu erfassen.
  5. Stofflöser (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (41) auf der offenen Seite des Behälters (11) angeordnet ist, vorzugsweise an einer Abdeckung (13) des Behälters (11) befestigt ist.
  6. Stofflöser (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der durch den Sensor (41, 43) erfasste Oberflächenbereich (44) der Suspension (3) die Rotationsachse (25) enthält.
  7. Stofflöser (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, mit einer Vorrichtung zur Bildung eines Störstoffseils (53) und Abführung von festen Störstoffen durch das gebildete Störstoffseil (53), dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor (61) für eine Erfassung einer Bewegung des Störstoffseils (53), vorzugweise der Amplitude und/oder Frequenz, vorgesehen ist.
  8. Stofflöser (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungssensor (61) die Bewegung des Störstoffseils (53) zwischen dem Stofflöser (10) und einem an dem Störstoffseil (53) angreifenden Antrieb (51,55) des Raggers (5) erfasst wird.
  9. Stofflöser (10) nach einem der vorherigen Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungssensor (61) an einer Führung (59) des Störstoffseils (53) angeordnet ist.
  10. Stofflöser (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Führung (59) vor einem Angreifen des Antriebes (55) des Raggers (5) an dem Störstoffseil (53) angeordnet ist.
  11. Stofflöser (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (41) ausgeführt ist einen zeitlichen Mittelwert der Messwerte über einen Bereich von 0,1 - 5 Sekunden zu bilden.
  12. Anordnung (1) mit einem Stofflöser (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7 mit einer Steuerung (80), einer Zufuhr an Papierstoff (9) und einer Flüssigkeitszuführung (19), dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von der erfassten Oberflächenstruktur (44) die Zufuhr an Papierstoff (7) und/oder Flüssigkeit gesteuert wird.
  13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von einer maximalen Abweichung der erfassten Oberflächenstruktur (44) von einem zum Erfassungszeitpunkt durchschnittlichen Füllstand die Zufuhr an Papierstoff (7) und/oder Flüssigkeit gesteuert wird, wobei insbesondere ein maximal zulässiger Wert für eine zulässige Trichterbildung hinterlegt ist.
  14. Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 12 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Anordnung einen Ragger (5) umfasst und der Antrieb (51) des Raggers (5) in Abhängigkeit von der erfassten Oberflächenstruktur (44) und/oder den erfassten Schwingungen durch die Steuerung (80) angesteuert wird.
  15. Verfahren für eine Charakterisierung einer in einem Stofflöser gebildeten Suspension mit den folgenden Schritten:
    - Erfassung einer Oberflächenstruktur der Suspension(3) zumindest entlang eines vertikalen Schnittes während einer Bewegung der im Behälter befindlichen Suspension (3)
    - Bestimmen einer Abweichung der Oberfläche von einem Wert eines zugehörigen durchschnittlichen Füllstandes
    - Steuerung der Zuführung von Papierstoff, Flüssigkeit und/oder Geschwindigkeit der Abführung des Störstoffseils (53).
  16. Verfahren für eine Charakterisierung eines in einem Stofflöser (10) gebildeten Störstoffseils (53), nach Anspruch 14, mit den folgenden weiteren Schritten:
    - Erfassung der Amplitude und/oder der Frequenz der Bewegung des Störstoffseils (53)
    - Abgleich einer erfassten Frequenz mit der Rotorfrequenz des Stofflösers vorzugsweise unter Berücksichtigung der Anzahl der Flügel des Rotors und/oder
    - Abgleich der erfassten Amplitude mit hinterlegten Werten zur Bestimmung einer Störstofflast
    - Steuerung der Zuführung von Papierstoff (7), Flüssigkeit und/oder Geschwindigkeit der Abführung des Störstoffseils in Abhängigkeit von den erfassten Werten.
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