WO2008003283A2 - Vorrichtung zur herstellung oder aufbereitung von pulpe - Google Patents

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WO2008003283A2
WO2008003283A2 PCT/DE2007/001069 DE2007001069W WO2008003283A2 WO 2008003283 A2 WO2008003283 A2 WO 2008003283A2 DE 2007001069 W DE2007001069 W DE 2007001069W WO 2008003283 A2 WO2008003283 A2 WO 2008003283A2
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Bernhard Winterstein
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Gw Fasertechnik 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
    • D21B1/345—Pulpers
    • D21B1/347—Rotor assemblies

Definitions

  • the invention relates to a pulp production apparatus for the production or processing of pulp with a substantially cylindrical vessel for receiving the fibrous material of the pulp to be dissolved or processed, wherein on the bottom of the vessel at least substantially parallel to the ground rotatable rotor is arranged, by means of which in the The aqueous phase can be set in rapid rotation to produce a fiber slurry or to treat an existing slurry, and wherein the vessel has an outlet for the fiber slurry prepared or prepared in the vessel.
  • Pulp and / or groundwood pulp can be used as a fibrous material in a dry or moist state, for example in the form of rolls, bales, machine broke, waste paper, etc.
  • the liquid in the vessel is likewise set in rapid rotation that a turbulent flow with high shear forces to form a vortex core is formed, whereby the fiber-containing material is divided and a homogeneous slurry as possible is generated.
  • the solids content of the pulp (fiber slurry) thus produced is conventionally up to a maximum of 5% by weight, based on the homogeneous slurry, ie without consideration of larger lumps of undissolved fiber-containing raw material, foreign bodies and the like.
  • Such preparation of a slurry entails a very high energy input in order to produce a sufficiently strong vortex and thus sufficiently strong shearing forces. Furthermore, there is a tendency to increase the solids content in the slurry, as this produces the production of the fiber slurry Products, such as paper, nonwoven fabric o. The like., Economical and / or can be done with a higher process speed. This need exists in particular, since an increase in the rotor speed is set economic and technical limits, for example by the power consumption of the associated drive motor. Furthermore, it is often desirable to retrofit existing devices so that they can then be operated with a higher solids content in the pulp. Furthermore, should be increased by the measure, if possible, the life of the pulper.
  • a pulp production device of the type mentioned in which according to the invention the rotor is surrounded on the outside by a stator ring.
  • a stator ring which is also easy to retrofit to the vessel, surprisingly drastically changes the flow behavior of the liquid set in the vessel, so that under otherwise comparable conditions such as the same vessel geometry, fill level, total fiber material content, and rotational speed of the rotor strong and stable vortex is generated.
  • a significantly lower power consumption of the rotor drive is observed with constant current consumption.
  • stator ring surrounding the rotor in the case of a sorting machine.
  • machine in which the pulp is usually passed through the sieve bottom of the vessel, which is arranged in the flow direction behind the rotor, with sorting out unwanted foreign matter.
  • the production of a strong and stable vortex through the stator has been found to be very conducive to handle a high solids content in the machine and to be able to accomplish a high pulp throughput.
  • the power consumption of the sorter can be significantly reduced with constant current consumption through the stator ring.
  • the vessel is positioned vertically so that the axis of rotation of the rotor is vertical and the bottom of the vessel is substantially horizontal.
  • the main vessel axis and the rotor axis are usually arranged horizontally, without this, however, being absolutely necessary.
  • the rotor axis of rotation of a sorting machine can also be arranged vertically.
  • the stator ring is preferably formed as a full circumferential continuous ring, optionally, the stator can be composed of a plurality of annularly arranged stator elements, wherein the distance between the stator elements to each other is preferably less or substantially less than the circumferential extent of the same.
  • the individual stator elements can also be arranged over one another in the circumferential direction.
  • two or more concentric stator rings can be provided, in particular if these each consist of a plurality of annularly arranged individual stator elements.
  • the stator ring may be partially or preferably fully connected to the bottom of the vessel at its base, preferably liquid-tight.
  • the stator ring can be subsequently fixed to the bottom of a vessel, for example by a welded joint.
  • the stator ring can also be an integral part of the vessel bottom, for which purpose the vessel bottom can be attached laterally to the stator ring. This can be done on the inside and outside of the stator at different heights.
  • the stator ring can thus be arranged on a continuous floor area.
  • the stator ring may be round, variously a particularly stable vortex formation takes place when the stator ring is non-circular, for example oval or ellipsoidal or possibly wave-shaped with varying distance to the rotor axis, without being limited thereto.
  • the rotor facing Statorringwandung may have a continuously changing curvature.
  • the stator can be made polygonal, for example, 4-6 square, or to 8- or 10- or 12-angular, each preferably as an equilateral polygon. It is assumed that the changing radial widths of the stator ring a vortex formation is supported.
  • the stator ring generally need not be continuous and may have apertures that may extend over its entire height.
  • the circumferential extents of the apertures are each smaller than the circumferential extents of the stator ring, e.g. 1/2 or 1/3 or 1/4 of the same or less.
  • any openings are preferably arranged in the region of the edge centers. If the stator ring consists of individual annularly arranged stator elements, they may be arranged such that their longitudinal extent is at an angle to and intersects a corresponding circular arc centered in the rotor axis, e.g. are arranged fan-like.
  • the stator ring extends along the rotor Axial at least partially over the height of the rotor, in particular over the height of the rotor blades.
  • the stator ring may optionally extend in the direction of the rotor axis beyond the rotor or the rotor blades in the direction of the end of the vessel facing away from the rotor.
  • the rotor or the rotor blades over in the direction of the rotor axis via the stator ring.
  • the stator ring can thereby have a comparatively small height and thus high stability, which is particularly useful when the vessel, a fiber-containing raw material with a significant proportion of foreign substances such as stones, etc. is supplied, which collide with high radial velocity on the stator and this can damage.
  • the rotor of the device according to the invention has a plurality of rotor blades, for example 5, 6 or more, wherein the rotor blades can be fastened to a rotor base plate, through which the drive of the rotor can extend.
  • the rotor blades can in this case project axially and / or radially beyond the rotor base plate.
  • the stator ring axially overhangs the rotor base plate, i. along the rotor axis of rotation, wherein the stator ring preferably extends only over part of the height of the rotor blades, but may optionally also project beyond the rotor blades in the axial direction.
  • the stator ring may in this case be designed such that the upper edge thereof is arranged in a range of 10 to 90% of the height of the rotor blades, preferably in a range of 25 to 75%, particularly preferably 33 to 66% of the height of the rotor blades, in special at about half the height of the same.
  • the stator ring has only a relatively small height.
  • the height of the stator ring ⁇ 10 to 20% and / or ⁇ 150 to 200% of the height of the rotor blades or the rotor in total, in particular in the range of 50 to 100% or about 50% of the height of the rotor and / or the rotor blades. It goes without saying that the height of the stator ring also depends on the geometry of the bottom of the vessel, so that when the bottom of the vessel rises outwardly, the stator ring may have a lower height than with a flat bottom of the vessel in order to have the same positive effect on vortex nucleus formation ,
  • the height of the stator ring measured from its lower edge or the vessel bottom can be ⁇ 10 to 20 mm and / or ⁇ 250 to 300 mm, for example ⁇ 30 to 50 mm and / or ⁇ 150 to 200 mm or even ⁇ 100 mm, for example, about 70 mm.
  • the height of the stator ring is between 30 to 150 mm, in particular about 70 mm.
  • the height of the stator ring can in this case correspond approximately to the rotor blade height. This can apply in each case to powders and / or sorting machines, the stator ring in each case being adapted to the rotor.
  • stator ring can each refer to a partial extent or the full scope of the same.
  • the stator ring has a radial spacing of ⁇ 25-50 mm and / or ⁇ 500-750 mm from the rotor or the radially outermost region of the rotor blades.
  • the stator ring may in particular have a radial distance of ⁇ 100 mm and / or ⁇ 350 400 mm from the rotor, in particular from the rotor base plate and / or the rotor blades.
  • the radial distance may be about 100 to 400 mm, or more preferably about 150 to about 300 mm, in particular about 150 to 200 mm from the rotor. This is especially true when the device is designed as a pulper or pulper.
  • the distance of the stator ring to the rotor can be dimensioned as indicated above, in particular it can be in the range of 100 to 150 mm.
  • the base of the stator ring may be attached above the lower edge of the rotor base plate or above the lower edge of the rotor blades of the rotor. This applies in particular when the vessel bottom rises radially outwards and the stator ring is arranged at the level of the rising region of the vessel bottom.
  • the stator ring in this case has a much greater inclination than the bottom of the vessel.
  • the stator ring may have an inclination of ⁇ 45 ° to the rotor axis of rotation, preferably ⁇ 20-30 °, more preferably ⁇ ⁇ 5-10 °.
  • the stator ring may extend substantially vertically from the bottom of the vessel, ie parallel to the rotor axis of rotation.
  • the stator ring can be mounted at the level of the rising area of the vessel bottom or at the base or the beginning thereof.
  • the rising region of the vessel bottom can also attach to the stator ring, so that the stator ring on the side facing the rotor has a greater height than on the radially outer side, the vessel bottom thus has different heights on both sides of the stator ring.
  • the vessel bottom may have a depression, in particular a substantially cylindrical depression, within which the rotor is arranged, so that the rotor is surrounded by a stepped shoulder.
  • the stator ring can be arranged radially outside the step shoulder of the rotor.
  • stator ring above the lower edge of the rotor base plate, possibly also above the lower edge of the rotor blades on the bottom of the vessel.
  • the vessel bottom may be provided with at least one or at least a plurality of radially extending ribs preferably evenly distributed around the rotor axis.
  • Such ribs have a favorable influence on the disturbance conditions and in particular the vortex formation in the vessel.
  • Such ribs may extend as far as the stator ring or be radially spaced therefrom, wherein the ribs are arranged to the stator ring for the most part radially outside, preferably only radially outside.
  • stator ring or the plurality of annularly arranged stator elements can be designed in the simplest case as a sheet or extend generally linearly in the circumferential direction.
  • the stator ring or elements may also have an extent in the axial direction.
  • the rotorzu- and rotor side facing away from the same may be formed differently, for example, have a different inclination to the rotor axis.
  • a stator ring or elements have a non-linear cross-section, for example, in the upper region or at the upper edge thereof a radially inwardly and / or radially outwardly projecting collar, wherein a radially outwardly extending collar optionally up to the vessel bottom or the vessel wall can extend.
  • the collar may extend substantially horizontally or have an inclination of ⁇ + 30 ° -45 °, preferably ⁇ ⁇ 10 ° or ⁇ ⁇ 5 ° to the horizontal.
  • the collar can run completely.
  • the stator ring can thus also be designed as a stamping or stepped shoulder of the vessel bottom, but it is preferably designed as a protruding element, for example a separate element, from the bottom.
  • the collar can thus reach or abut the vessel bottom with its leg facing away from the rotor and optionally be connected thereto, eg by a welded connection.
  • the leg facing away from the rotor can also end at a certain distance from the bottom of the container, for example 1-10 times or 5-10 times the material thickness of the collar or at a distance of less than / equal to or greater than the single height of the vertical leg. or ⁇ or ⁇ 1/2 or 1/4 of the height of the vertical leg, preferably in each case starting from the base of the vessel bottom.
  • the bottom of the vessel may be formed below the rotor as a mesh plate, which may form the vessel outlet for the fibrous slurry or pulp. This applies in particular to a design of the device as a sorting machine but also as a pulper.
  • the vessel outlet can also be provided in each case on the vessel side wall.
  • a fiber slurry in particular of cellulosic material for papermaking, can thus be produced in such a way that the slurry has a solids content of ⁇ 5% by weight, in particular ⁇ 5.25-5.5% by weight, more preferably up to 5.75% to 6% by weight, or more based on homogeneously distributed fibers in the slurry, of which non-homogeneously distributed impurities such as stones, other foreign particles or undivided fibrous matter are dispersed in the aqueous phase of the slurry Raw material should not be taken into account when determining the solids content.
  • the slurry may then be subjected to further operations to produce a fibrous material such as e.g.
  • the rotor can also be operated at a rotational speed, so that Because of the inventive design of the device in the pulp, a vortex core is produced, which extends to 10 to 20% or less of the filling level of the vessel in said operating state or with rotating rotor to the rotor.
  • a vortex core is produced, which extends to 10 to 20% or less of the filling level of the vessel in said operating state or with rotating rotor to the rotor.
  • This can apply to a design of the device as a pulper or sorting machine.
  • the vortex core can extend to ⁇ 10 - 20% or ⁇ 5% of the axial extent of the vessel to the rotor approach, or up to this. In this way, the throughput can be increased by the device under otherwise identical operating conditions without stator.
  • Such a vortex core is particularly stable and also exerts particularly high shear forces on the fiber-containing material, so that a rapid and effective homogenization of the slurry takes place, which is made possible by the stator ring according to the invention.
  • the fiber-containing raw material which may be present in particular in the form of webs or bales, can be introduced or drawn into the liquid phase in a simple manner, which considerably facilitates the division. Additional mechanical devices such as rammers, hold-downs or the like can be dispensed with and the homogenization time can be considerably reduced.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a pulp production and conditioning plant
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a pulper in cross section (FIG. 2 a) and in plan view (FIG. 2 b),
  • FIG. 3 shows a representation of the pulper according to FIG. 2 with rotor
  • FIG. 4 shows a sectional view of a rotor with stator ring
  • FIG. 5 shows a sectional illustration of a further embodiment of a pulper according to first and second variants
  • FIG. 6 shows a sorting apparatus in partial elevation (FIG. 6 a) and in cross section (FIG. 6 b),
  • Figure 7 is a schematic representation of a non-circular stator ring in plan view.
  • the plant for the production and processing of pulp a pulper (pulper) and / or a sorting device, which may be carried out according to the invention.
  • the pulper 1 consists essentially of a vessel 2 at whose bottom 3 a rotor 4 with associated drive 5 is mounted, wherein the rotor axis of rotation 6 of the rotor is vertical.
  • fiber-containing raw material 8 for example, waste paper in bale form can be supplied.
  • the aqueous phase contained in the vessel 2 is transferred by the high speed rotor into a high turbulent flow to form a vortex 9 to produce a pumpable fiber slurry by the resulting shear forces.
  • the fiber slurry can be removed from the pulper by means of a vessel outlet 10 provided with a shut-off device and fed to a sorting device 12 via an intermediate pumping device 11, by means of which contaminants can be withdrawn.
  • wash water by means of the line 13a of the supply line to the pumping device 11 or possibly also the direct supply to the sorter 12, are supplied to adjust the desired FestStoffgehalt the pulp.
  • the sorting device 12 in this case also has a driven by a drive 14 rotor 15, which is arranged in front of a screen plate 16.
  • the sorting device 12 In this case, it can be arranged "lying" with the horizontal rotor axis 17.
  • the pulp can be returned to the pulper or fed to the further processing of the fibrous material such as a papermaking machine through the sieve plate 16.
  • the sorted coarse material can be fed to the outlet 18 located upstream of the sieve plate 16 Further, in the pulper, coarse material passing through the sieve plate 19 may be further processed through the outlet 20. Through the outlet 21 of the vessel 2 undesirable heavy material such as stones, etc. thrown radially outwardly from the rotor may be removed and the processing device 22 are supplied.
  • a fully formed stator ring 25 is arranged on the bottom of the vessel 3 and surrounds the rotor receptacle 26 annularly and in full circumference.
  • the stator ring 25 is in this case essentially produced as a cylindrical sheet or in the manner of a pipe section.
  • the rotor receptacle 26 can be delimited by the screen plate 19 on the side facing away from the vessel interior.
  • the stator ring 25 extends in this case with its main axis 27 in parallel, more precisely coaxially, to the rotor axis 6.
  • the stator ring wall 28 facing the rotor likewise extends parallel to the rotor axis 6, but if necessary this can also have an inclination to the latter.
  • the vessel bottom 3 rises in this case at its radially outer region 29 to the outside, if necessary, the bottom can also be flat.
  • the bottom region lying radially outward to the stator ring is in this case attached to the outside of the stator ring 25, that is to say offset upwards from the lower region 30 of the rotor receptacle.
  • the radially inwardly and outwardly disposed of the stator ring bottom portion of the vessel 2 is thus formed asymmetrically.
  • the stator ring can also be arranged on a region of a continuously steplessly extending bottom of the vessel. If necessary, the stator ring can thus be subsequently attached to the bottom of an existing vessel become. Independently of this, the stator ring can be connected in a liquid-tight manner to the bottom of the vessel over its predominant or entire circumference.
  • Radially outwardly extending to the stator ring 25 are further provided substantially radially extending ribs 31, the height of which is substantially greater than that of the stator ring, e.g. more than twice the height, but may also correspond to the height of the stator ring.
  • the ribs 31 contribute to the vortex formation of the fluid rotated by the rotor.
  • the ribs 31 thus have at their end portions 32 a certain distance from the stator ring, which may be in the range of half to one or more times the stator height.
  • the vessel inner wall may also be provided with flow diverters, e.g. Ribs 33 may be provided, which can dress a supply or discharge.
  • FIG. 3 shows the vessel designed as a pulper according to FIG. 2 with mounted rotor.
  • the rotor 4 in this case has a base plate 35 and above the same arranged rotor blades 36, which are usually arcuate, with any types of known rotors can be used.
  • the radial extent of the rotor blades can thus be equal to, larger or smaller than that of the base plate.
  • the stator ring 25 extends with its upper edge 36 beyond the rotor base plate 35 in the direction of the upper wing back, so that the rotor as a whole projects axially beyond the stator ring in the direction of the rotor longitudinal axis.
  • the upper edge of the stator ring is arranged here approximately at half the height of the rotor blades with a larger radial extent, the radial extent of which may correspond to the maximum radial width of the rotor base plate. Further, on the rotor further rotor blades 38 may be provided with a smaller radial extent, the height of which may be greater than that of the first rotor blades 36, for example, twice the height of the same or more. The height of the stator ring 25 in total can thus be approximately the height of the rotor blades, in particular the rotor blades correspond with greater radial extent.
  • the radial distance d of the stator ring from the radially outer region of the rotor base plate and / or rotor blades can be, for example, approximately 150 mm.
  • the height of the stator ring may be, for example 70 mm, which may correspond approximately to the height of the radially outer rotor blades.
  • the stator ring can thus protrude by ⁇ 10 mm or ⁇ 20 mm over the rotor base plate, for example about 30 mm or more.
  • the base 39 of the stator ring can in this case below the bottom of the rotor base plate, if necessary, this can also be arranged at the same height.
  • the stator ring is thus according to the embodiment an integral part of the vessel bottom.
  • the stator can also be subsequently attached to the bottom of the vessel and in this case be placed on a continuous floor area with preferably constant slope, for example, to retrofit an existing device such as pulper or sorter.
  • FIG. 5 shows a further embodiment of a stator ring in the case of a vessel with a vessel bottom rising outwards.
  • the arrangement of such a stator ring is shown for a pulper, but may also be present in another device according to the invention, in particular a sorting machine.
  • the stator ring 50 in this case has a radially outer collar 51, which extends according to the embodiment up to the vessel wall 52.
  • the collar 51 attaches to the upper edge 53 of the stator ring, it may optionally be spaced therefrom.
  • the collar also extends substantially perpendicular to the rotor axis of rotation.
  • the vessel bottom 3 can have a first substantially horizontal region 54 surrounding the rotor, which can transition into an outwardly rising region 55.
  • the collar 51 attaches here to the outwardly rising portion 55 of the vessel bottom.
  • the stator ring thus has an angular cross-section which is not at a 90 ° angle between the collar 51 and cylindrical ring 56 is limited.
  • the bottom of the vessel is not limited to this embodiment and may, for example, rise immediately adjacent to the rotor or even extend as far as the lateral outer wall.
  • the collar is spaced from the bottom of the vessel, according to Figure 5b, the collar abuts the vessel bottom and is preferably connected to this waterproof, for example by a weld.
  • FIG. 6 shows a sorting device 60 with a substantially cylindrical housing 61, which is arranged here "lying" with a horizontal rotor axis 62 (rotor not shown).
  • the bottom 63 is planar here, but can also rise to the housing wall, and has a rotor receptacle 64
  • the passage opening 65 can be provided with a sieve plate (see Figure 1) .
  • a stator ring 66 in the form of a cylindrical tube section is arranged coaxially with the rotor axis 62 on the bottom 63.
  • the stator ring can also be in its height above the base plate
  • the embodiments of the above embodiment may also apply mutatis mutandis.Also, the upper edge 67 of the stator ring in a range of height of the rotor blades from 10% to 90% of the same, In particular, approximately half the height of the same, be arranged ..
  • the distance d between S tatorring and radially outboard region of the rotor can be here, for example, about 100 mm.
  • the height of the stator ring can be about 70 mm.
  • stator ring does not necessarily have to be fastened to the bottom of the vessel, even if it preferably extends over its entire circumference up to this, it may optionally also be fastened to the lateral container wall.
  • the stator causes in the inventive device at a given rotational speed of the rotor, the formation of a very stable vortex, which can extend up to the rotor zoom, the power consumption
  • the rotor drive could be the same or even reduced, in each case in relation to the same operating conditions of an identical device without a stator ring.
  • the solids content of fiber material distributed homogeneously in the slurry can thereby easily also amount to 5.5-6% by weight (without consideration of non-homogenized constituents), whereby at the same time the throughput amount of fiber material through the apparatus is increased.
  • FIG. 7 a shows a non-round stator ring 70 in an oval configuration.
  • FIG. 7b shows a non-round stator ring 71 in a pentagonal configuration.
  • the number of corners of the stator ring may coincide with or be different from the number of ribs 31 arranged radially on the outside of the stator ring.
  • the corners of the stator ring and the ribs can, at least partially, be arranged opposite to each other or offset in the circumferential direction to each other.
  • FIG. 7c shows a non-round stator ring 72 with a multiplicity of stator elements 73 which are arranged in a fan-like manner such that their longitudinal extent is at an angle to a corresponding circular arc 74 centered in the rotor axis.
  • the central axis of the stator ring may be generally concentric, but may also be arranged acentrically with respect to the rotor axis, wherein both axes are preferably arranged coaxially with one another.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Pulpeherstellungsvorrichtung zur Herstellung oder Aufbereitung von Pulpe mit einem im Wesentlichen zylindrischen Gefäß (1) zur Aufnahme des aufzulösenden oder zu aufzubereitenden faserhaltigen Materials der Pulpe, wobei an dem Gefäßboden (3) ein zumindest im Wesentlichen parallel zum Boden drehbarer Rotor (4) angeordnet ist, mittels dessen eine in dem Gefäß befindliche wässrige Phase in schnelle Rotation versetzbar ist, um eine Aufschlämmung des faserhaltigen Materials zu erzeugen oder eine bestehende Aufschlämmung aufzubereiten, und wobei das Gefäß einen Auslass für die Pulpe aufweist. Um einen hohen Feststoffgehalt in der Pulpe bei verminderter Leistungsaufnahme zu ermöglichen, ist der Rotor von einem Statorring (25, 40) radial umgeben, wobei der Statorring als umfänglich durchgehender Ring ausgebildet sein kann. Der Statorring kann sich bis auf etwa die halbe Höhe der Rotorblätter erstrecken. Die Vorrichtung kann als Pulper oder Sortiermaschine ausgebildet sein.

Description

LIPPERT, STACHOW & PARTNER
P.O. Box 30 02 08 , D-51412 Bergisch Cladbach Gu / rl
Telefon +49 (0) 22 04.92 33-0
Telefax +49 (0) 22 04.6 26 06 13 . Juni 2007
GW Fasertechnik GmbH 42781 Haan
Vorrichtung zur Herstellung oder Aufbereitung von Pulpe
Die Erfindung betrifft eine Pulpeherstellungsvorrichtung zur Herstellung oder Aufbereitung von Pulpe mit einem im Wesentlichen zylindrischen Gefäß zur Aufnahme des aufzulösenden oder zu verarbeitenden faserhaltigen Materials der Pulpe, wobei an dem Gefäßboden ein zumindest im Wesentlichen parallel zum Boden drehbarer Rotor angeordnet ist, mittels dessen eine in dem Gefäß befindliche wässrige Phase in schnelle Rotation versetzbar ist, um eine Faseraufschlämmung zu erzeugen oder eine be- stehende Aufschlämmung aufzubereiten, und wobei das Gefäß einen Auslass für die in dem Gefäß hergestellte oder aufbereitete Faseraufschlämmung aufweist.
Erfindungsgemäße Vorrichtungen sind insbesondere als Pulper (auch Stofflöser genannt) bekannt und dienen dazu, faserhalti- ges Material in einer zumeist wässrigen Phase in dem Gefäß möglichst homogen aufzulösen. Als faserhaltiges Material können Zellstoff und/oder Holzschliff in trockenem oder feuchtem Zustand eingesetzt werden, beispielsweise in Form von Rollen, Ballen, Maschinenausschuss, Altpapier usw.. Durch schnelle Rotation des Rotors wird die in dem Gefäß befindliche Flüssigkeit ebenfalls in schnelle Drehung versetzt, so dass eine turbulente Strömung mit hohen Scherkräften unter Bildung eines Wirbelkerns entsteht, wobei das faserhaltige Material zerteilt und eine möglichst homogene Aufschlämmung erzeugt wird. Der Feststoffgehalt der derart hergestellten Pulpe (Faseraufschläm- mung) beträgt herkömmlicherweise bis maximal 5 Gew.-% bezogen auf die homogene Aufschlämmung, d.h. ohne Berücksichtigung größerer Klumpen von nicht zerteilten faserhaltigem Rohmateri- al, Fremdkörpern u. dgl ..
Eine derartige Herstellung einer Aufschlämmung ist mit einem sehr hohen Energieaufwand verbunden, um einen ausreichend starken Wirbel und damit ausreichend starke Scherkräfte zu erzeu- gen. Ferner besteht das Bestreben, den Feststoffanteil in der Aufschlämmung zu erhöhen, da hierdurch die Herstellung des aus der Faseraufschlämmung herstellten Produktes, beispielsweise von Papier, Vliesstoff o. dgl., wirtschaftlicher und/oder mit höherer Prozessgeschwindigkeit erfolgen kann. Dieser Bedarf be- steht insbesondere, da einer Erhöhung der Rotordrehzahl wirtschaftliche und technische Grenzen gesetzt sind, beispielsweise durch die Leistungsaufnahme des zugeordneten Antriebsmotors. Des Weiteren ist es oftmals erwünscht, bestehende Vorrichtungen nachzurüsten, so dass diese dann mit einem höheren Feststoff- anteil in der Pulpe betrieben werden können. Ferner soll durch die Maßnahme nach Möglichkeit die Lebensdauer des Pulpers erhöht werden.
Weiterhin sind gattungsgemäße Vorrichtungen in Form von Sor- tiermaschinen bekannt, bei welchen eine bereits vorliegende Pulpe (Faseraufschlämmung) dadurch aufbereitet werden soll, dass unerwünschte Fremdstoffe oder nicht ausreichend zerteilte faserhaltige Rohmaterialien „aussortiert" werden. Hierzu wird die Pulpe zumeist durch einen unterhalb des Rotors befindlichen Siebboden geführt, wodurch derartige Fremdstoffe abgetrennt werden. Auch hier bestehen oftmals die oben genannten Probleme, insbesondere die Leistungsaufnahme der Sortiermaschine bei gegebenem Durchsatz an Pulpe zu verringern bzw. den Wirkungsgrad der Sortiermaschine zu erhöhen. Ferner soll auch hier die Maschine einfach nachrüstbar sein. Die Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung bereitzustellen, mit der ein erhöhter Feststoffgehalt in der Pulpe erzielbar und die einfach nachrüstbar ist.
Die Aufgabe wird durch die Bereitstellung einer Pulpeherstellungsvorrichtung der genannten Art gelöst, bei welcher erfindungsgemäß der Rotor von einem Statorring außenseitig umgeben ist. Ein derartigen Statorring, der zudem an dem Gefäß einfach nachrüstbar ist, verändert überraschenderweise das Strömungs- verhalten der in dem Gefäß in Rotation versetzten Flüssigkeit drastisch, so dass bei ansonsten vergleichbaren Bedingungen wie gleicher Gefäßgeometrie, Füllstand, Gesamtgehalt an Fasermaterial und Rotationsgeschwindigkeit des Rotors, ein starker und stabiler Wirbel erzeugt wird. Des Weiteren wird bei vergleich- barer Wirbelbildung in Bezug auf ein Gefäß ohne Statorring eine deutlich niedrigere Leistungsaufnahme des Rotorantriebes bei konstanter Stromaufnahme beobachtet. Bei gleichem Füllstand und gleicher Leistungsaufnahme sowie Gesamtfasergehalt wird ohne weiteres ein höherer Feststoffanteil an Fasermaterial in der Flüssigkeit erzielt, der ohne weiteres um 10 bis 20 % höher liegen kann, als bei einem herkömmlichen Pulper unter ansonsten gleichen Bedingungen. Der Feststoffanteil der Pulpe kann hierdurch ohne weiteres 5,5 - 6 Gew.-% oder ggf. auch mehr betragen. Ohne durch die Theorie gebunden zu werden, wird angenom- men, dass durch den Statorring, die von dem Rotor mit hoher Geschwindigkeit radial nach außen bewegte Flüssigkeit vertikal aufwärts abgelenkt wird, was die Wirbelbildung sehr stark unterstützt. Die Energieeffizienz der Pulpeherstellung ist hierdurch deutlich erhöht. Durch derartige Pulpen mit erhöhtem Feststoffgehalt, die pumpfähig sind, ist auch die nachfolgende Herstellung von Faserprodukten wie z.B. Papier oder Vliesstoffen wesentlich wirtschaftlicher bzw. mit höherer Prozessgeschwindigkeit möglich.
Das oben Gesagte gilt entsprechend auch bei der Anwendung eines den Rotor umgebenden Statorringes im Falle einer Sortierma- schine, bei welcher die Pulpe zumeist durch den Siebboden des Gefäßes, der in Strömungsrichtung hinter dem Rotor angeordnet ist, unter Aussortierung unerwünschter Fremdstoffe geführt wird. Auch hierbei hat sich die Erzeugung eines starken und stabilen Wirbels durch den Statorring als sehr förderlich erwiesen, um einen hohen Feststoffgehalt in der Maschine handzuhaben und einen hohen Pulpedurchsatz bewerkstelligen zu können. Auch hier kann die Leistungsaufnahme der Sortiermaschine bei konstanter Stromaufnahme durch den Statorring deutlich vermin- dert werden.
Im Allgemeinen ist bei einem Pulper das Gefäß vertikal aufgestellt, so dass die Rotationsachse des Rotors vertikal und der Gefäßboden im Wesentlichen horizontal angeordnet sind. Bei einer Ausbildung als Sortiermaschine sind Gefäßhauptachse und Rotorachse zumeist horizontal angeordnet, ohne dass dies jedoch zwingend notwendig ist. Gegebenenfalls kann die Rotordrehachse einer Sortiermaschine ebenfalls vertikal angeordnet sein.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Der Statorring ist vorzugsweise als voll umfänglich durchgehender Ring ausgebildet, gegebenenfalls kann der Statorring auch aus einer Vielzahl von ringförmig angeordneten Statorelementen zusammengesetzt sein, wobei der Abstand der Statorelemente zueinander vorzugsweise geringer oder wesentlich geringer ist, als die Umfangserstreckung derselben. Gegebenenfalls können die einzelnen Statorelemente auch in Umfangsrichtung einander über- läppend angeordnet sein. Allgemein können auch zwei oder mehr konzentrische Statorringe vorgesehen sein, insbesondere wenn diese jeweils aus einer Vielzahl von ringförmig angeordneten einzelnen Statorelementen bestehen.
Der Statorring kann an seiner Basis abschnittsweise oder vorzugsweise vollumfänglich mit dem Gefäßboden verbunden sein, vorzugsweise flüssigkeitsdicht. Der Statorring kann nachträglich an dem Boden eines Gefäßes befestigt werden, beispielsweise durch eine Schweißverbindung. Der Statorring kann auch integraler Bestandteil des Gefäßbodens sein, wozu der Gefäßboden seitlich an dem Statorring angesetzt sein kann. Dies kann auf Innen- und Außenseite des Statorringes auch auf unterschiedlichen Höhen erfolgen. Der Statorring kann somit auf einem durchgehenden Bodenbereich angeordnet sein.
Der Statorring kann rund ausgebildet sein, verschiedentlich erfolgt eine besonders stabile Wirbelbildung, wenn der Statorring nichtrund ausgeführt ist, beispielsweise oval oder e- lipsoid oder eventuell wellenförmig mit wechselndem Abstand zur Rotorachse, ohne hierauf beschränkt zu sein. Die dem Rotor zugewandte Statorringwandung kann eine sich kontinuierlich ändernde Krümmung aufweisen. Insbesondere kann der Statorring mehreckig ausgeführt sein, beispielsweise 4-6 eckig, oder bis 8- oder bis 10- oder bis 12-eckig, jeweils vorzugsweise als gleichseitiges Mehreck. Es wird davon ausgegangen, dass durch die sich ändernden radialen Weiten des Statorringes eine Wirbelbildung unterstützt wird.
Der Statorring muss allgemein nicht durchgehend ausgeführt sein und kann Durchbrechungen aufweisen, die sich auch über dessen gesamte Höhe erstrecken können. Vorzugsweise sind die Umfangserstreckungen der Durchbrechungen jeweils kleiner als die Umfangserstreckungen des Statorringes, z.B. 1/2 oder 1/3 oder 1/4 derselben oder kleiner. Im Falle eines mehreckigen Statorringes sind etwaigen Durchbrechungen vorzugsweise im Bereich der Kan- tenmitten angeordnet. Besteht der Statorring aus einzelnen ringförmig angeordneten Statorelementen, so, können diese derart angeordnet sein, dass deren Längserstreckung zu einem entsprechenden Kreisbogen mit Zentrum in der Rotorachse im Winkel steht und diesen schneidet, z.B. fächerartig angeordnet sind.
Vorzugsweise erstreckt sich der Statorring entlang der Rotor- achse zumindest teilweise über die Höhe des Rotors, insbesondere über die Höhe der Rotorflügel. Der Statorring kann sich hierbei gegebenenfalls in Richtung der Rotorachse über den Rotor oder die Rotorflügel hinaus in Richtung auf das dem Rotor abgewandte Ende des Gefäßes erstrecken. Vorzugsweise stehen jedoch der Rotor bzw. die Rotorblätter in Richtung der Rotorachse über den Statorring über. Der Statorring kann hierdurch eine vergleichsweise geringe Höhe und damit hohe Stabilität aufweisen, was insbesondere dann zweckdienlich ist, wenn dem Gefäß ein faserhaltiges Rohmaterial mit einem signifikanten Anteil an Fremdstoffen wie Steinen usw. zugeführt wird, die mit hoher radialer Geschwindigkeit auf den Statorring prallen und diesen beschädigen können.
Zumeist weist der Rotor der erfindungsgemäßen Vorrichtung mehrere Rotorflügel auf, beispielsweise 5, 6 oder mehr, wobei die Rotorflügel an einer Rotorgrundplatte befestigt sein können, durch welche sich auch der Antrieb des Rotors erstrecken kann. Die Rotorflügel können hierbei axial und/oder radial über die Rotorgrundplatte vorstehen. Vorzugsweise steht der Statorring hierbei axial über die Rotorgrundplatte über, d.h. entlang der Rotordrehachse, wobei der Statorring sich vorzugsweise nur über einen Teil der Höhe der Rotorflügel erstreckt, gegebenenfalls aber auch in axialer Richtung über die Rotorflügel überstehen kann. Der Statorring kann hierbei derart ausgebildet sein, dass die Oberkante desselben in einem Bereich von 10 bis 90 % der Höhe der Rotorflügel angeordnet ist, vorzugsweise in einem Bereich von 25 bis 75 %, besonders bevorzugt von 33 bis 66 % der Höhe der Rotorflügel, im besonderen in etwa auf der halben Höhe derselben. Hierdurch ist eine sehr wirksame Wirbelkernbildung möglich, wobei der Statorring eine nur relativ geringe Höhe aufweist.
Insgesamt kann die Höhe des Statorringes ≥ 10 bis 20 % und/oder ≤ 150 bis 200 % der Höhe der Rotorblätter oder des Rotors insgesamt aufweisen, insbesondere im Bereich von 50 bis 100 % oder ca. 50 % der Höhe des Rotors und/oder der Rotorblätter. Es versteht sich, dass die Höhe des Statorringes hierbei auch von der Geometrie des Gefäßbodens abhängt, so dass bei nach außen hin ansteigendem Gefäßboden der Statorring eine geringere Höhe aufweisen kann, als bei ebenem Gefäßboden, um jeweils die gleiche positive Auswirkung auf die Wirbelkernbildung zu haben.
Die Höhe des Statorringes gemessen von dessen Unterkante bzw. dem Gefäßboden aus, kann ≥ 10 bis 20 mm und/oder ≤ 250 bis 300 mm betragen, beispielsweise ≥ 30 bis 50 mm und/oder ≤ 150 bis 200 mm oder auch ≤ 100 mm, beispielsweise ca. 70 mm. Bevorzugt beträgt die Höhe des Statorringes zwischen 30 bis 150 mm, insbesondere ca. 70 mm. Die Höhe des Statorringes kann hierbei in etwa der Rotorblatthöhe entsprechen. Dies kann jeweils für Pulver und/oder Sortiermaschinen gelten, wobei der Statorring jeweils an den Rotor anzupassen ist.
Die obigen Ausführungen hinsichtlich der Ausgestaltung des Statorringes können sich jeweils auf einen Teilumfang oder den Vollumfang desselben beziehen.
Als besonders zweckdienlich hat es sich erwiesen, wenn der Statorring einen radialen Abstand von ≥ 25 - 50 mm und/oder ≤ 500 - 750 mm von dem Rotor bzw. dem am weitesten radial außen liegenden Bereich der Rotorflügel aufweist. Der Statorring kann insbesondere einen radialen Abstand von ≥ 100mm und/oder ≤ 350- 400 mm von dem Rotor, insbesondere von der Rotorgrundplatte und/oder den Rotorflügeln aufweisen. Der radiale Abstand kann ca. 100 bis 400 mm oder besonders bevorzugt ca. 150 bis ca. 300 mm, im Besonderen ca. 150 bis 200 mm von dem Rotor aufweisen. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Vorrichtung als Pulper bzw. Stofflöser ausgeführt ist. Ist die Vorrichtung als Sortiermaschine ausgeführt, kann der Abstand des Statorringes zu dem Rotor wie oben angegeben bemessen sein, insbesondere kann er im Bereich von 100 bis 150 mm liegen. Die Basis des Statorringes kann oberhalb der Unterkante der Rotorgrundplatte oder oberhalb der ünterkante der Rotorflügel des Rotors angesetzt sein. Dies gilt insbesondere dann, wenn der Gefäßboden radial nach außen hin ansteigt und der Stator- ring auf Höhe des ansteigenden Bereiches des Gefäßbodens angeordnet ist. Der Statorring weist hierbei eine wesentlich größere Neigung auf als der Gefäßboden. Im Allgemeinen, d.h. auch bei im Wesentlichen ebenen Gefäßböden, kann der Statorring eine Neigung von ± 45° zur Rotordrehachse aufweisen, vorzugsweise ± 20 - 30°, besonders bevorzugt ≤ ± 5 - 10°. Insbesondere kann der Statorring sich von dem Gefäßboden im Wesentlichen vertikal erstrecken, d.h. parallel zu der Rotordrehachse.
Steigt der Gefäßboden radial nach außen hin an, so kann der Statorring in Höhe des ansteigenden Bereichs des Gefäßbodens oder an der Basis bzw. dem Beginn desselben angebracht sein. Der ansteigende Bereich des Gefäßbodens kann hierbei auch an dem Statorring ansetzen, so dass der Statorring auf der dem Rotor zugewandten Seite eine größere Höhe als an der radial außen liegenden Seite hat, der Gefäßboden beidseitig des Statorringes somit unterschiedliche Höhen aufweist.
Gegebenenfalls kann der Gefäßboden eine Absenkung aufweisen, insbesondere eine im Wesentlichen zylindrische Vertiefung, innerhalb welcher der Rotor angeordnet ist, so dass der Rotor mit einem Stufenabsatz umgeben wird. Der Statorring kann hierbei radial außen liegend zu dem Stufenabsatz des Rotors angeordnet sein.
Insbesondere bei einer derartigen Ausgestaltung des Gefäßbodens jedoch auch unabhängig hiervon kann der Statorring oberhalb der Unterkante der Rotorgrundplatte, gegebenenfalls auch oberhalb der Unterkante der Rotorblätter an dem Gefäßboden ansetzen.
Der Gefäßboden kann zumindest einem oder zumindest einer Vielzahl von sich radial erstreckenden Rippen versehen sein, die vorzugsweise gleichmäßig um die Rotorachse verteilt sind. Derartige Rippen haben einen vorteilhaften Einfluss auf die Störungsverhältnisse und insbesondere die Wirbelbildung im Gefäß. Derartige Rippen können sich bis an den Statorring heran erstrecken oder von diesen radial beabstandet sein, wobei die Rippen zu dem Statorring zumeist radial außen, vorzugsweise nur radial außen, angeordnet sind.
Der Statorring bzw. die Vielzahl von ringförmig angeordneten Statorelementen können im einfachsten Fall als Blech ausgeführt sein oder sich allgemein linienförmig in Umfangsrichtung erstrecken. Der Statorring oder -elemente kann jedoch auch eine Ausdehnung in axialer Richtung aufweisen. Insbesondere kann die rotorzu- und rotorabgewandte Seite desselben unterschiedlich ausgebildet sein, beispielsweise eine unterschiedliche Neigung zur Rotorachse aufweisen. Ferner ein Statorring oder -elemente eine nicht-linienförmigen Querschnitt aufweisen, beispielsweise auch im oberen Bereich oder an der Oberkante derselben ein radial einwärts und/oder radial auswärts vorstehenden Kragen aufweisen, wobei sich ein radial auswärts erstreckender Kragen gegebenenfalls bis zu dem Gefäßboden oder der Gefäßwandung hin erstrecken kann. Der Kragen kann sich im Wesentlichen horizontal erstrecken oder eine Neigung von ≤ + 30°-45°, vorzugsweise ≤ ± 10° oder ≤ ± 5° zur Horizontalen aufweisen. Der Kragen kann vollumfänglich verlaufen. Der Statorring kann somit auch als Ausprägung oder Stufenabsatz des Gefäßbodens ausgebildet sein, vorzugsweise ist er jedoch als von dem Boden vorstehendes, beispielsweise separates, Element ausgebildet. Der Kragen kann somit mit seinem dem Rotor abgewandten Schenkel an den Gefäßbo- den heranreichen oder anstoßen und gegebenenfalls mit diesem verbunden sein, z.B. durch eine Schweißverbindung. Der von dem Rotor abgewandte Schenkel kann auch in einem gewissen Abstand von dem Gefäßboden enden, beispielsweise der 1-10 fachen oder 5-10 fachen Materialstärke des Kragens oder in einem Abstand von kleiner/gleich oder größer/gleich der einfachen Höhe des vertikalen Schenkels, oder < oder ≥ 1/2 oder 1/4 der Höhe des vertikalen Schenkels, vorzugsweise jeweils ausgehend von der Basis des Gefäßbodens.
Der Boden des Gefäßes kann unterhalb des Rotors als Siebplatte ausgebildet sein, welche den Gefäßauslass für die faserhaltige Ausschlämmung bzw. Pulpe bilden kann. Dies gilt insbesondere bei einer Ausbildung der Vorrichtung als Sortiermaschine aber auch als Pulper. Der Gefäßauslass kann jeweils auch an der Gefäßseitenwand vorgesehen sein.
Mittels eines erfindungsgemäßen Pulpers kann somit eine Faseraufschlämmung, insbesondere von zellulosehaltigem Material für die Papierherstellung, derart hergestellt werden, dass die Aufschlämmung einen Feststoffgehalt von ≥ 5 Gew.-%, insbeson- dere ≥ 5,25 - 5,5 Gew.-%, besonders bevorzugt bis zu 5,75 bis 6 Gew.-% oder auch mehr bezogen auf homogen verteilte Fasern in der Aufschlämmung, hat, wobei nicht homogen in der wässrigen Phase der Aufschlämmung verteilte Fremdstoffe wie beispielsweise Steine, andere Fremdpartikel oder nicht zerteiltes faser- haltiges Rohmaterial bei der Bestimmung des Feststoffanteils nicht mit berücksichtigt werden. Die Aufschlämmung kann dann weiteren Arbeitsschritten zur Herstellung eines Fasermaterials wie z.B. Papier, Vliesstoffen usw. unterworfen werden, oder aber Materialien, die derartiges Fasermaterial enthalten. Bei einer entsprechenden Rotationsgeschwindigkeit des Rotors, die im üblichen Betriebsbereich eines Rotors eines Stofflösers liegt, kann somit aufgrund der besonderen Wirbelbildung bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein derart hoher Feststoffanteil der Aufschlämmung erhalten werden. Es versteht sich, dass durch den höheren Feststoffanteil das Herstellungsverfahren des jeweiligen faserhaltigen Materials wie z.B. Papier wesentlich wirtschaftlicher, mit höherer Prozessgeschwindigkeit und mit geringerem Energieeinsatz erfolgen kann.
Gleichzeitig hiermit oder alternativ kann der Rotor auch mit einem Rotationsgeschwindigkeit betrieben werden, so dass auf- grund der erfindungsgemäßen Ausbildung der Vorrichtung in der Pulpe ein Wirbelkern erzeugt wird, der sich auf 10 bis 20 % oder weniger der Füllhöhe des Gefäßes in dem genannten Betriebszustand oder bei drehenden Rotor an den Rotor heran er- streckt. Dies kann für eine Ausbildung der Vorrichtung als Pulper oder Sortiermaschine gelten. Bei Ausbildung als Sortiermaschine mit horizontaler Anordnung der Rotordrehachse kann sich der Wirbelkern bis auf ≤ 10 - 20 % oder ≤ 5% der axialen Ausdehnung des Gefäßes an den Rotor heran erstrecken, oder bis an diesen. Hierdurch kann auch der Durchsatz durch die Vorrichtung bei ansonsten gleichen Betriebsbedingungen ohne Statorring erhöht werden. Ein derartiger Wirbelkern ist besonders stabil und übt zudem besonders hohe Scherkräfte auf das faserhaltige Material aus, so dass eine schnelle und effektive Homogenisie- rung der Aufschlämmung erfolgt, was durch den erfindungsgemäßen Statorring ermöglicht wird. Ferner kann bei derartiger Betriebsweise eines Pulpers der faserhaltige Rohstoff, der insbesondere in Form von Bahnen oder Ballen vorliegen kann, auf einfache Weise in die flüssige Phase eingebracht bzw. hineinge- zogen werden, was die Zerteilung wesentlich erleichtert. Zusätzliche mechanische Einrichtungen wie Stampfer, Niederhalter o. dgl. können entbehrlich und die Homogenisierungszeit erheblich verringert werden.
Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft beschrieben und anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Anlage zur Pulpeherstellung und -aufbereitung,
Figur 2 eine schematische Darstellung eines Pulpers im Querschnitt (Figur 2a) und in Draufsicht (Figur 2b),
Figur 3 eine Darstellung des Pulpers nach Figur 2 mit Rotor,
Figur 4 eine Schnittdarstellung eines Rotors mit Statorring, Figur 5 eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines Pulpers nach erster und zweiter Variante,
Figur 6 Darstellung einer Sortiervorrichtung im Teilaufriss (Figur 6a) und im Querschnitt (Figur 6b) ,
Figur 7 zwei schematische Darstellung eines nicht-runden Statorringes in Draufsicht.
Nach Figur 1 weist die Anlage zur Herstellung und Aufbereitung von Pulpe, die einen Pulper (Stofflöser) und/oder eine Sortiervorrichtung auf, die erfindungsgemäß ausgeführt sein können. Der Pulper 1 besteht im Wesentlichen aus einem Gefäß 2 an des- sen Boden 3 ein Rotor 4 mit zugeordnetem Antrieb 5 angebracht ist, wobei die Rotordrehachse 6 des Rotors vertikal steht.
Durch die obere Gefäßöffnung 7 kann faserhaltiges Rohmaterial 8 beispielsweise Altpapier in Ballenform zugeführt werden. Die in dem Gefäß 2 enthaltende wässrige Phase wird durch den schnell drehenden Rotor in eine hochturbolente Strömung unter Bildung eines Wirbels 9 überführt, um durch die entstehenden Scherkräfte eine pumpfähige Faseraufschlämmung zu erzeugen. Die Faseraufschlämmung kann durch einen mit einer Absperreinrichtung versehenen Gefäßauslass 10 aus dem Pulper abgeführt und über eine zwischengeschaltete Pumpeinrichtung 11, mittels derer Störstoffe abgezogen werden können, einer Sortiervorrichtung 12 zugeführt werden. Hierbei kann gegebenenfalls aus dem Wasserreservoir 13 Waschwasser mittels der Leitung 13a der Zuleitung zu der Pumpeinrichtung 11 oder eventuell auch der unmittelbaren Zuleitung zu der Sortiervorrichtung 12, zugeführt werden, um den gewünschten FestStoffgehalt der Pulpe einzustellen. Es kann aus dem Wasserreservoir 13 Waschwasser auch dem Pulper zugeführt werden, insbesondere um den Wasserverbrauch auszugleichen. Die Sortiervorrichtung 12 weist hierbei ebenfalls einen durch einen Antrieb 14 angetriebenen Rotor 15 auf, der vor einer Siebplatte 16 angeordnet ist. Die Sortiervorrichtung 12 kann hierbei mit horizontaler Rotordrehachse 17 „liegend" angeordnet sein. Durch die Siebplatte 16 kann die von Fremdstoffen befreite Pulpe dem Pulper zurücküberführt oder der weiteren Verarbeitung des faserhaltigen Materials wie beispielsweise einer Papierherstellungsanlage zugeführt werden. Aussortiertes Grobgut kann an dem der Siebplatte 16 vorgelagerten Auslass 18 entfernt werden. Ferner kann bei dem Pulper die Siebplatte 19 passierendes Grobgut durch den Auslass 20 einer weiteren Aufbereitung zugeführt werden. Durch den Auslass 21 des Gefäßes 2 kann unerwünschtes Schwergut wie beispielsweise Steine usw., die von dem Rotor radial nach außen geschleudert werden, entfernt und der Aufbereitungseinrichtung 22 zugeführt werden.
Gemäß Figur 2 ist an dem Gefäßboden 3 ein vollumfänglich ausge- bildeter Statorring 25 angeordnet, der die Rotoraufnahme 26 ringförmig und vollumfänglich umgibt. Der Statorring 25 ist hierbei im Wesentlichen als zylindrisches Blech bzw. in Art eines Rohrabschnittes gefertigt. Die Rotoraufnahme 26 kann auf der dem Gefäßinneren abgewandten Seite durch die Siebplatte 19 begrenzt werden. Der Statorring 25 erstreckt sich hierbei mit seiner Hauptachse 27 parallel, genauer gesagt koaxial, zu der Rotorachse 6. Die dem Rotor zugewandte Statorringwandung 28 erstreckt sich ebenfalls parallel zu der Rotorachse 6, gegebenenfalls kann diese jedoch auch eine Neigung zu dieser aufwei- sen. Der Gefäßboden 3 steigt hierbei an seinem radial außen liegenden Bereich 29 nach außen hin an, gegebenenfalls kann der Boden auch eben ausgebildet sein. Der zum Statorring radial außen liegende Bodenbereich ist hierbei außenseitig an dem Statorring 25 angesetzt, d. h. von dem unteren Bereich 30 der Rotoraufnahme nach oben hin versetzt. Der radial innenseitig und außenseitig des Statorringes angeordnete Bodenbereich des Gefäßes 2 ist somit asymmetrisch ausgebildet. Es versteht sich, dass gegebenenfalls der Statorring auch auf einem Bereich eines sich durchgehend stufenlos erstreckenden Boden des Gefäßes angeordnet sein kann. Der Statorring kann somit bei Bedarf auch nachträglich an dem Boden eines bestehenden Gefäßes befestigt werden. Unabhängig hiervon kann der Statorring über seinen überwiegenden oder gesamten Umfang flüssigkeitsdicht mit dem Gefäßboden verbunden sein.
Radial außen liegend zu dem Statorring 25 sind ferner sich im Wesentlichen in radialer Richtung erstreckende Rippen 31 vorgesehen, deren Höhe wesentlich größer als die des Statorringes ist, z.B. mehr als die doppelte Höhe, gegebenenfalls aber auch der Höhe des Statorringes entsprechen kann. Die Rippen 31 tra- gen zur Wirbelbildung der durch den Rotor in Drehung versetzten Flüssigkeit bei. Die Rippen 31 weisen somit an ihren Endbereichen 32 einen gewissen Abstand zu dem Statorring auf, der im Bereich von ein halb bis zur einfachen oder mehrfachen Statorhöhe betragen kann. Auch die Gefäßinnenwandung kann mit Strömungsumlenkeinrichtungen wie z.B. Rippen 33 versehen sein, die auch eine Zu- oder Ableitung verkleiden kann.
Figur 3 zeigt das als Pulper ausgeführte Gefäß nach Figur 2 mit montiertem Rotor. Der Rotor 4 weist hierbei eine Grundplatte 35 sowie oberhalb derselben angeordnete Rotorflügel 36 auf, die zumeist bogenförmig ausgebildet sind, wobei jegliche Arten bekannter Rotoren einsetzbar sind. Die radiale Erstreckung der Rotorflügel kann somit gleich, größer oder kleiner als die der Grundplatte sein. Der Statorring 25 erstreckt sich hierbei mit seiner Oberkante 36 bis über die Rotorgrundplatte 35 in Richtung auf die oberen Flügelrücken hinaus, so dass der Rotor insgesamt in Richtung der Rotorlängsachse axial über den Statorring übersteht. Die Oberkante des Statorringes ist hier in etwa auf halber Höhe der Rotorflügel mit größerer radialer Erstre- ckung angeordnet, deren radiale Erstreckung der maximalen radialen Weite der Rotorgrundplatte entsprechen kann. Ferner können an dem Rotor weitere Rotorflügel 38 mit einer geringeren radialen Erstreckung vorgesehen sein, deren Höhe größer als die der ersten Rotorflügel 36 sein kann, beispielsweise die doppelte Höhe derselben oder mehr. Die Höhe des Statorringes 25 insgesamt kann somit in etwa der Höhe der Rotorflügel, insbesondere der Rotorflügel mit größerer radialer Ausdehnung entsprechen. Der radiale Abstand d des Statorringes von dem radial außen liegenden Bereich der Rotorgrundplatte und/oder Rotorflügel kann z.B. ca. 150 mm betragen. Die Höhe des Statorringes kann beispielsweise 70 mm betragen, was in etwa der Höhe der radial außen liegenden Rotorflügel entsprechen kann. Allgemein kann der Statorring somit um ≥ 10 mm oder ≥ 20 mm über die Rotorgrundplatte vorstehen, beispielsweise ca. 30 mm oder mehr.
Die Basis 39 des Statorringes kann hierbei unterhalb der Unterseite der Rotorgrundplatte an, gegebenenfalls kann diese auch auf gleicher Höhe angeordnet sein. Der Statorring ist somit nach dem Ausführungsbeispiel integraler Bestandteil des Gefäßbodens. Der Statorring kann jedoch auch nachträglich an dem Gefäßboden befestigt werden und hierbei auf einem durchgehenden Bodenbereich mit vorzugsweise gleich bleibender Neigung aufgesetzt sein, beispielsweise um eine bereits bestehende Vorrichtung wie Pulper oder Sortiermaschine nachzurüsten.
Figur 5 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Statorringes bei einem Gefäß mit nach außen hin ansteigendem Gefäßboden. Die Anordnung eines derartigen Statorringes ist für einen Pulper dargestellt, kann jedoch auch bei einer anderen erfindungsgemäßen Vorrichtung, insbesondere auch einer Sortiermaschine vorliegen. Der Statorring 50 weist hierbei einen radial außen liegenden Kragen 51 auf, der sich nach dem Ausführungsbeispiel bis an die Gefäßwandung 52 erstreckt. Der Kragen 51 setzt an der Oberkante 53 des Statorringes an, er kann gegebenenfalls von dieser auch beabstandet sein. Der Kragen erstreckt sich ferner im Wesentlichen senkrecht zur Rotordrehachse. Der Gefäßboden 3 kann einen ersten den Rotor umgebenden im Wesentlichen horizontalen Bereich 54 aufweisen, der in einen nach außen hin ansteigenden Bereich 55 übergehen kann. Der Kragen 51 setzt hier an dem nach außen ansteigenden Bereich 55 des Gefäßbodens an. Der Statorring weist somit einen winkelförmigen Querschnitt auf, der nicht auf einen 90°-Winkel zwischen Kragen 51 und zylinderförmigem Ring 56 beschränkt ist. Der Gefäßboden ist nicht auf diese Ausbildung beschränkt und kann z.B. unmittelbar benachbart des Rotors ansteigen oder aber sich bis zur seitlichen Außenwandung hin eben erstrecken. Nach Figur 5a ist der Kragen von dem Gefäßboden beabstandet, nach Figur 5b stößt der Kragen an den Gefäßboden an und ist vorzugsweise mit diesem wasserdicht verbunden, z.B. durch eine Schweißnaht.
Figur 6 zeigt eine Sortiervorrichtung 60 mit im Wesentlichen zylindrischem Gehäuse 61, das hier „liegend" mit horizontaler Rotorachse 62 (Rotor nicht dargestellt) angeordnet ist. Der Boden 63 ist hier eben ausgebildet, kann aber auch zur Gehäusewandung ansteigen, und weist eine Rotoraufnahme 64 auf. Die Durchtrittsöffnung 65 kann mit einer Siebplatte versehen sein (vgl. Figur 1) . An dem Boden 63 ist ein Statorring 66 in Form eines zylindrischen Rohrabschnittes koaxial zu der Rotorachse 62 angeordnet. Der Statorring kann sich auch hierbei in seiner Höhe über die Grundplatte des vorgesehenen Rotors erstrecken, wobei die Rotorflügel auch hier sich oberhalb des Statorringes erstrecken können. Die Ausführungen zu obigem Ausführungsbeispiel können jeweils entsprechend gelten. Auch hier kann die Oberkante 67 des Statorringes in einem Bereich der Höhe der Rotorflügel von 10% bis 90% derselben, insbesondere ca. der halben Höhe derselben, angeordnet sein. Der Abstand d zwischen Statorring und radial außen liegendem Bereich des Rotors kann hier beispielsweise ca. 100 mm betragen. Die Höhe des Statorringes kann ca. 70 mm betragen.
Es versteht sich, dass allgemein der Statorring nicht zwingend an dem Gefäßboden befestigt sein muss, auch wenn er sich vorzugsweise über seinen gesamten Umfang bis an diesen heran erstreckt, er kann gegebenenfalls auch an der seitlichen Behälterwand befestigt sein. Der Statorring bewirkt bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei gegebener Rotationsgeschwindigkeit des Rotors die Bildung eines sehr stabilen Wirbels, der sich bis an den Rotor heran erstrecken kann, wobei die Leistungsauf- nähme des Rotorantriebes hierbei gleich oder auch verringert sein kann, jeweils in Bezug auf gleiche Betriebsbedingungen einer identischen Vorrichtung ohne Statorring. Gleichzeitig kann hierdurch der Feststoffgehalt an homogen in der Aufschläm- mung verteiltem Fasermaterial ohne weiteres auch 5,5 - 6 Gew.-% (ohne Berücksichtigung von nicht homogenisierten Bestandteilen) betragen, wodurch gleichzeitig die Durchsatzmenge an Fasermaterial durch die Vorrichtung erhöht wird.
Figur 7a zeigt einen nicht-runden Statorring 70 in ovaler Ausgestaltung. Figur 7b zeigt einen nicht-runden Statorring 71 in fünfeckiger Ausgestaltung. Die Eckenzahl des Statorringes kann mit der Anzahl von radial außen des Statorringes angeordneten Rippen 31 übereinstimmen oder von dieser verschieden sein. Die Ecken des Statorringes und die Rippen können, zumindest teilweise, einander gegenüberliegend angeordnet sein oder auch in Umfangsrichtung versetzt zueinander. Figur 7c zeigt einen nicht-runden Statorring 72 mit einer Vielzahl von Statorelementen 73, die fächerartig derart angeordnet sind, so dass deren Längserstreckung zu einem entsprechenden Kreisbogen 74 mit Zentrum in der Rotorachse im Winkel steht.
Die Zentralachse des Statorringes kann allgemein konzentrisch, gegebenenfalls aber auch azentrisch zu der Rotorachse angeord- net sein, wobei beide Achsen vorzugsweise koaxial zueinander angeordnet sind.
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Vorrichtung zur Herstellung oder Aufbereitung von Pulpe
Bezugszeichenliste
11 PPuullppeerr
2 Gefäß
3 Boden
4 Rotor
5 Antrieb
6 Drehachse
7 Gefäßöffnung
8 Rohmaterial
9 Wirbel
10 Auslass
11 Pumpeinrichtung
12 SortierVorrichtung
13 Wasserreservoir
13a Leitung
14 Antrieb
15 Rotor
16 Siebplatte
17 Rotordrehachse
18 Auslass
19 Siebplatte
20 Auslass
21 Anschluss 22 Aufbereitungseinrichtung
25 Statorring
26 Rotoraufnähme
27 Statorhauptachse
28 Statorringwandung
29 geneigter Bodenbereich
30 unterer Bereich
31 Rippe
32 Endbereich
33 Rippe
35 Grundplatte
36 Rotorflügel
37 Oberkante
38 Rotorflügel
50 Statorring
51 Kragen
52 Gefäßwandung
53 Wandung
54 ebener Bereich
55 geneigter Bodenbereich
56 zylindrischer Statorteil
60 Sortiervorrichtung
61 Gehäuse
62 Rotordrehachse
63 Boden
64 Rotoraufnähme
65 Durchtrittsöffnung
66 Statorring
67 Oberkante
70 Statorring
71 Statorring
72 Statorring
73 Statorringelement
74 Kreisbogen d Abstand

Claims

LIPPERT, STACHOW & PARTNER Gu / r 1RO. Box 30 02 08 , D-51412 Bergisch Gladbach 13 . Juni 2007Telefon +49 (0) 22 04.92 33-0 Telefax +49 (0) 22 04.6 26 06GW Fasertechnik GmbH 42781 HaaπVorrichtung zur Herstellung oder Aufbereitung von PulpePatentansprüche
1. Vorrichtung zur Herstellung oder Aufbereitung von Pulpe mit einem im Wesentlichen zylindrischen Gefäß zur Aufnahme des aufzulösenden oder zu aufzubereitenden faserhaltigen Materials der Pulpe, wobei an dem Gefäßboden (3) ein zumindest im Wesentlichen parallel zum Boden drehbarer Rotor (4) angeordnet ist, mittels dessen eine in dem Gefäß befindliche wässrige Phase in schnelle Rotation versetzbar ist, um eine Aufschlämmung des faserhaltigen Materials zu erzeugen oder eine bestehende Aufschlämmung aufzubereiten, und wobei das Gefäß einen Auslass für die Pulpe aufweist, dadurch ge kenn z e i chnet , dass der Rotor (4) von einem Statorring (25, 40) radial umgeben ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennz e i chnet , dass der Statorring (25, 40) als umfäng- lieh durchgehender Ring ausgebildet ist oder aus einer Vielzahl von ringförmig angeordneten einzelnen Statorelementen besteht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadur ch g e - kenn z e i chnet , dass der Statorring (25, 40) sich zumindest teilweise in vertikaler Richtung über zumindest einen Teil der Höhe des Rotors erstreckt.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e ke nn z e i c hn e t , dass der Rotor (4) axial über den Statorring (25, 40) übersteht.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadur ch g e ke nn z e i chne t , dass der Rotor (4) mehrere Ro- torflügel aufweist, die an einer Rotorgrundplatte angeordnet sind, und dass der Statorring (25, 40) zumindest teilweise über die Rotorgrundplatte axial übersteht.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadur ch g e ke nn z e i c hn e t , dass die Höhe des Statorringes
> 20% und/oder < 200% der Höhe des Rotors und/oder der Rotorblätter beträgt.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch g e ke n n z e i chn e t , dass der Rotor (4) mehrere Rotorflügel aufweist und das der Statorring (25, 40) derart ausgebildet ist, dass seine Oberkante in einem Bereich von 10-90% der Höhe der Rotorflügel angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadu r ch g e ke n n z e i chn e t , dass die Höhe des Statorringes ≥ 25 mm und/oder ≤ 250 mm beträgt.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch g e ke nn z e i c hn e t , dass der Statorring (25, 40) einen radialen Abstand von ≥ 50 mm und/oder ≤ 500 mm von dem Rotor (4) aufweist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da du r ch g e k e nn z e i chn e t , dass der Rotor (4) eine Rotorgrundplatte und an dieser angeordnete Rotorflügel aufweist und dass die Basis des Statorringes oberhalb der Unterkante der Rotorgrundplatte oder oberhalb der Unterkante der Rotorflügel an dem Gefäßboden (3) ansetzt.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da du r c h g e ke nn z e i c hn e t , dass der Boden (3) des Gefäßes radial außen liegend des Rotors in der Höhe ansteigt und dass der Statorring (25, 40) auf Höhe des ansteigenden Bereichs des Gefäßbodens oder an der Basis des ansteigenden Gefäßbodens angebracht ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, d a du r c h g e ke nn z e i chn e t , dass der Gefäßboden
(3) eine Absenkung aufweist, die den Rotor (4) mit einem Stufenabsatz umgibt und dass der Statorring (25, 40) radial außen liegend zu dem Stufenabsatz angeordnet ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, d a du r c h g e ke nn z e i ch n e t , dass der Statorring (25, 40) an der dem Rotor (4) abgewandten Seite einen zumindest teilweise umlaufenden Kragen (41) aufweist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, da du r c h g e ke n n z e i c hn e t , dass der Kragen (41) sich bis zur seit- liehen Gefäßwand erstreckt oder einem Bereich des Gefäßbodens erstreckt, dessen Abstand von dem Statorring (25, 40) größer als der Abstand der Statorringes von dem Rotor (4) ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, da du r ch g e ke nn z e i chn e t , dass der Gefäßboden (3) unterhalb des Rotors als Sieb ausgebildet ist, welches einen Gefäßauslass bildet.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, d a du r ch g e ke n n z e i c h n e t , dass der Gefäßboden (3) mit mindestens einer oder mehreren sich im Wesentlichen in radialer Richtung erstreckenden Rippen (32) versehen ist, die von dem Statorring (25, 40) in radialer Richtung beabstandet sind.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Statorring nichtrund (70-72) ausgeführt ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Statorring (72) mehreckig ausgeführt ist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, d a - d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Gefäß als
Pulper ausgeführt ist.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, da durch ge kenn z e i chnet , dass das Gefäß als Sortiermaschine zum Abtrennen einer Teilchengrobfraktion der Aufschlämmung ausgeführt ist.
21. Verfahren zur Herstellung einer Faseraufschlämmung unter Verwendung eines als Pulper ausgeführten Gefäßes nach ei- nem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch ge kennz e i chnet , dass der in dem Gefäß befindlichen wäs- srigen Phase eine ausreichende Menge an faserhaltigem Material zur Herstellung einer Pulpe zugefügt und der Rotor
(4) mit einer Rotationsgeschwindigkeit betrieben wird, so dass eine Faseraufschlämmung mit einem Feststoffanteil an homogen in der wässrigen Phase verteilten Fasern von ≥ 5 Gew.-% resultiert, bezogen auf das Gewicht der Aufschlämmung ohne Berücksichtigung von nicht homogen verteilten Stoffen, und dass die Aufschlämmung weiteren Arbeits- schritten zur Herstellung eines Fasermaterials enthaltend oder bestehend aus den Fasern der Aufschlämmung zugeführt oder unterworfen wird.
22. Verfahren zur Herstellung einer Faseraufschläiranung unter Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, wahlweise Verfahren nach Anspruch 21, da dur ch ge kenn z e i chn et , dass bei Vorliegen einer Faseraufschlämmung in dem Gefäß der Rotor (4) mit einer Rotationsgeschwindigkeit betrieben wird, so dass durch den Rotor (4) in der Aufschlämmung ein Wirbelkern erzeugt wird, der sich bis auf ≤ 25% der Füllhöhe des Gefäßes bei ruhendem Rotor (4) an diesen heran erstreckt.
23. Verfahren nach Anspruch 22, da du r c h ge ke nn z e i chne t , dass der Rotor (4) mit einer Rotationsge- schwindigkeit betrieben wird, so dass sich der Wirbelkern bis an den Rotor (4) heran erstreckt.
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