WO2009149958A1 - Vorrichtung zum tränken von fasermaterial mit einer flüssigkeit - Google Patents

Vorrichtung zum tränken von fasermaterial mit einer flüssigkeit Download PDF

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WO2009149958A1
WO2009149958A1 PCT/EP2009/004295 EP2009004295W WO2009149958A1 WO 2009149958 A1 WO2009149958 A1 WO 2009149958A1 EP 2009004295 W EP2009004295 W EP 2009004295W WO 2009149958 A1 WO2009149958 A1 WO 2009149958A1
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PCT/EP2009/004295
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Günter BETZ
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Betz Guenter
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    • D21C1/10—Physical methods for facilitating impregnation
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    • D21D—TREATMENT OF THE MATERIALS BEFORE PASSING TO THE PAPER-MAKING MACHINE
    • D21D1/00—Methods of beating or refining; Beaters of the Hollander type
    • D21D1/20—Methods of refining
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/64—Paper recycling

Definitions

  • the present invention relates to a device for wetting fiber material, in particular wood, wood chips and waste paper.
  • TMP thermo-mechanical pulp
  • the fiber's strength increases with increasing fiber length and such fibers are suitable for producing high-grade papers, the greatest possible moisture and elasticity of the fibers is desired during refining.
  • the invention has for its object to provide devices with the help of the wetting of wood chips or waste paper in bale shape is simple and effective.
  • a device for humidifying fiber material in the alternating pressure process with an air and vapor-tight housing and a vacuum line, wherein in the vacuum line, a first directional control valve is provided, achieved in that the housing at least one closable opening for loading and unloading of the housing and a vent line, and that in the vent line, a third directional control valve is provided.
  • the principle is: the moister the woodchips blown into the pulp digester, the higher the bulk density and thus the throughput of the pulp digester.
  • the device according to the invention can be started significantly earlier with the filling of the digester with cooking liquor, since the wood chips do not float when pumping the cooking liquor when its moisture is sufficiently large.
  • roundwood lumber
  • the highest possible moisture content of the wood is crucial in order to keep the proportion of splinters and fines low.
  • the pieces of wood of up to 2 meters in length are pressed against a large, rough grinding stone with high pressure and thereby defibered and crushed. The more moist the roundwood is in this processing, the more elastic, softer and smoother the fiber composite in the entire piece of wood and each of its individual fibers and the smaller the proportion of splinters and fines. Even with such pieces of wood can be saved by the use of a device according to the invention considerable amounts of energy and time.
  • the ventilation line according to the invention makes it possible to carry out the change between negative pressure and ambient pressure or an overpressure more quickly and thereby further increase the effectiveness of humidification.
  • the device can be operated continuously in batch mode or in two or more openings, so that the efficiency and the throughput rate of the device according to the invention are also markedly increased by this improved method sequence.
  • the wetting liquid in the liquid (liquid) or gaseous (vapor) form, or in a combination of both are used.
  • the wetting liquid may be water, solvent, a single chemical or a chemical mixture.
  • the wetting liquids may also be in vapor form.
  • wetting liquids when used and used in the present invention may have a temperature from very cold to the boiling point.
  • the wetting agents used may be coloring, hydrophobic, hydrophilic, bleaching, resin and lignin decomposing, impregnating, preserving and / or surface tension lowering or enhancing, inorganic or organic in nature.
  • the housing has a closable first opening for loading and a closable second opening for discharging the housing, because this can further increase the effectiveness and the throughput of fiber material to be moistened.
  • the at least one opening can be closed with a door, a flap, a slide, a valve, a screw plug of a lock and / or a SiphonverSliver.
  • Doors and flaps are particularly suitable for introducing large pieces of fibrous material to be moistened, such as a bale of pressed waste paper, while a slider or a valve is particularly suitable when the fibrous material is in small pieces and is to be supplied continuously.
  • An advantage of the door, flap, slide and valve is that the opening can be closed defined and thereby always controlled and reproducible pressure conditions prevail in the interior of the housing. Due to the pressure-tight or gas-tight Closing the opening, the pressure change rate or the pressure change rate is increased, which has a positive effect on the effectiveness of humidification.
  • the advantage of a plug screw is that it can continuously or clocked fiber material, which is already mixed with the liquid, such as water or cooking liquor, can promote into the housing and at the same time causes an airtight and vapor-tight closure of the housing opening.
  • the plug screw is therefore particularly suitable for continuous or quasi-continuous operation of the system and can be coupled for example with a valve or a slider.
  • a supply line for the medium with which the fiber material is moistened is provided in a further advantageous embodiment of the invention.
  • a control valve is further provided, so that the amount of medium in the housing can be controlled according to a predetermined setpoint.
  • a pressure line may be provided with a second directional control valve. This makes it possible not only to make a pressure reduction, but also make an increase in pressure within the housing in alternation with this pressure reduction. By increasing the amplitude between the maximum pressure and the minimum pressure, the moistening and penetration of the liquid into the fiber material to be moistened is further intensified.
  • the pressure line is advantageously in communication with a compressed air generator and / or a pressure vessel. This makes it possible to build the pressure quickly and at the same time, when a pressure vessel is used, the compressed air generator can be made smaller and run continuously.
  • a conveying device which is preferably designed as a screw conveyor, conveyor belt and / or as a chain conveyor.
  • the conveyor can also be omitted if the device is made sufficiently inclined.
  • FIG. 1 shows a circuit diagram of a first exemplary embodiment of a device according to the invention
  • FIG. 2 shows circuit diagrams of further exemplary embodiments of the device according to the invention with two screw worms and a screw conveyor,
  • Figure 4 shows an embodiment of a device according to the invention, which combines the functions of a pulper and a device according to the invention for the moistening of fiber material.
  • a housing is provided with the reference numeral 1.
  • the illustrated housing 1 has a cuboid geometry.
  • a side wall of the housing 1 is formed as a door 2 and can be closed by means of a closure 3 air and vapor-tight.
  • the door 2 is opened and it can, for example, wood chips or a bale, not shown, are transported with waste paper in the housing 1. Subsequently, the door 2 is closed and locked, so that the interior of the housing is sealed air and vapor-tight from the environment.
  • the housing interior can be traveled with a pallet truck or other transport device, so that one or more bales of waste paper, which are located for example on a Euro pallet, can be easily and quickly brought into the housing interior with the aid of a lift truck.
  • the reference numeral 4 denotes a supply line.
  • a control valve In the supply line is a control valve. 5
  • the liquid with which the fiber material is intended to be moistened can be introduced into the interior of the housing 1 in liquid and / or vaporous form in accordance with the requirements.
  • water is used for humidification.
  • upstream of the control valve, a conveyor, not shown, such as a pump, and / or a storage tank is located.
  • the reference numeral 6 denotes a vacuum line.
  • This vacuum line 6 has a first directional control valve 7, which is usually designed as a switchable 2/2-way valve, a vacuum tank 19 and a vacuum generator 20.
  • the vacuum tank 19 is only optional. If such a vacuum tank 19 is present, the vacuum generator 20 can be relatively small in size and continuously suck air or steam from the container 19. If then the directional control valve 7 is opened, a pressure reduction can be made very quickly and effectively in the interior of the housing 1, although the vacuum generator 20 is dimensioned relatively small. It goes without saying that the volume of the vacuum container 19 and the volume of the housing 1 as well as the power of the vacuum generator 20 must be coordinated.
  • the reference numeral 8 denotes a pressure line, in which a second 2/2-way valve 9 is integrated.
  • This pressure line 8 is connected to a compressor 15 and a pressure vessel 16. Again, the pressure vessel 16 is used to increase the life of the compressor 15 and at the same time to reduce the required power of the compressor 15.
  • the pressure line 8 is only required if after the lowering of the pressure in the interior of the housing 1, an overpressure to be generated.
  • air, steam or a liquid can be conducted into the housing 1 via the pressure line 8.
  • the reference numeral 11 denotes a ventilation line.
  • a third directional control valve 12 is provided in this ventilation line 11.
  • the device according to the invention works as follows:
  • the fiber material to be moistened is conveyed into the housing 1. Subsequently, the door 2 is closed air-tight and vapor-tight.
  • the first directional control valve 7, the second directional control valve 9 and the third directional control valve 12 are initially closed.
  • Through the supply line 4 is at least partially open control valve 5 for moistening the paper of the paper located in the housing 1 (not shown) required medium in the vapor and / or liquid state transported into the interior of the housing 1.
  • control valve 5 is closed and the first directional control valve 7 is opened quickly.
  • the interior of the housing 1 is connected to the vacuum tank 19 and there is a pressure equalization between the two containers.
  • the pressure inside the housing 1 abruptly drops to values between 0.9 bar and 0.1 bar, preferably to values between 0.7 bar and 0.3 bar.
  • the first directional control valve 7 is closed and immediately thereafter, the third directional control valve 12 is opened, so that a pressure equalization between the environment and the interior of the housing can take place.
  • the "sudden" compensation is of particular importance in this case, it must be as fast as the vacuum collapsed Fibers and cavities want to revert back to their original form.
  • the third directional control valve 12 can be closed again after a few seconds and the second directional control valve 9 can be opened. Between the closing of the third directional valve 12 and the opening of the second directional control valve 9 can take a few seconds or even less than a second time. Since the pressure line 8 is connected to the pressure vessel 16, immediately after the opening of the second directional control valve 9, a pressure equalization between the pressure vessel 16 and the interior of the housing 1 takes place. As a result, the pressure inside the enclosure rises to levels above ambient. Preference is given to overpressures between 0.1 bar and 1 bar.
  • the second directional control valve 9 When the desired overpressure inside the housing 1 has been reached, the second directional control valve 9 is closed and this overpressure is maintained for several seconds, for example 5 seconds, but preferably less than two seconds. Now the cycle begins again. So that the overpressure does not have to be reduced by the vacuum generator 20, the third directional control valve 12 can be briefly opened beforehand, so that the overpressure via the ventilation pressure equalization line 11 is reduced.
  • FIG. 2.1 shows a second exemplary embodiment of a device according to the invention, which is preferably operated continuously but can also be used in batches.
  • the housing 1 is formed as a cylindrical tube.
  • a first opening 21 is provided at the left in Figure 2.1 end of the housing 1.
  • This first opening 21 is preceded by a first plug screw 23 and a hopper 25.
  • a valve 27 is arranged, which can be actuated via an actuator 29, for example in the form of a pneumatic cylinder.
  • the first closing valve 27 is shown in the closed position. Dashed the position of the open valve 27 is shown.
  • the feed line 4 is branched such that a branch of the feed line 4 opens directly into the housing 1 via the control valve 5.1, while further branches 4.1 and 4.2 open into the feed hopper 25 or the plug screw 23.
  • a second control valve 5.2 is provided, which also serves to control the amount of liquid flowing into the device according to the invention.
  • the screw plug 23 is similar in construction to a conventional screw conveyor. The main difference is that the pitch of the screw conveyor decreases in the conveying direction, so that in addition to the conveying movement still a compression of the conveyed material is made.
  • the plug screw can also be tapered in addition, however.
  • the moisturizing fiber material preferably in the form of wood chips, together with, for example, given water and then promoted by the first plug screw 23 in the direction of the housing 1.
  • a compression of the conveyed wood chips takes place, so that a pressure-tight plug forms in the first plug screw 23.
  • a seal of the housing interior is achieved by the environment.
  • the sealing of the opening 21 by the propene screw 23 and the of her compacted wood chips enough.
  • the closing valve 27 may be provided.
  • the closing valve 27 is opened at the end of the second plug screw 35, or if the pressure of the plug screw 35 is greater than the pressure of the actuator 29, the moistened wood chips and any existing excess water can fall down from the device according to the invention.
  • the exemplary embodiment of a device according to the invention described with reference to FIG. 2 can optionally be operated continuously or batchwise, since woodchips are conveyed by the first plug screw 23 into the housing 1 at any time and the moistened wood chips with the aid of the second Grafting screw 35 can be conveyed out of the housing 1.
  • the first opening 21 and the second opening 33 of the housing 1 are closed by a siphon 36.
  • the siphon closures 36 is water or other suitable barrier liquid.
  • the level of the barrier liquid is adjusted via the supply lines 37 and the control valve 38 so that no direct connection between the atmosphere in the interior of the housing 1 and the ambient air is present.
  • a conveyor belt 40 is guided, which leads (not shown) to be humidified fiber material into the interior of the housing 1.
  • the pulleys belonging to the conveyor belt 40 have been provided with the reference numeral 34.
  • tines 42 are arranged, which allow the transport of the fiber material in the vertical direction and against gravity.
  • the housing 1 open the supply line 4, the vacuum line 6 and the pressure line 8. The inflow or outflow is controlled by these lines by means of the valves 5, 7 and 9 in the manner already described above.
  • Fig. 3.2 shows another embodiment of a device according to the invention with siphon closure and a conveyor belt, here a tube-chain conveyor.
  • Fig. 4 illustrates another embodiment of a fibrous material wetting apparatus according to the present invention particularly suitable for wetting single or multiple waste paper or pulp bales, paper in sheets, and split paper rolls.
  • This device can be made by modifying a conventional pulper and is also suitable for retrofitting such pulpers.
  • the pulper, as well as the hood mounted on top must be adapted to the pressure conditions present invention.
  • the fiber material is introduced by means of a conveyor 42 through the open opening 21 into the housing 1. Thereafter, a slider 48 is shut down and thereby the opening 21 is closed.
  • the control valve 5 of the supply line 4 is opened and wetting liquid, in particular water, added to the desired level. When the level is reached, the control valve 5 is closed again.
  • a motor 46 is turned on thereby causing a rotor 44 to rotate.
  • a thorough mixing of the waste paper or pulp bales located in the housing 1 and the wetting liquid takes place.
  • Non-fibrous material eg foils, wires
  • a large discharge opening not shown
  • a gripping crane device through openings in the pulper hood, not shown.
  • the paper fibers Due to the very short wetting times and thus very short dissolution and residence time of the waste paper in the pulper according to this device, the paper fibers can be very quickly dissolved by plastic films or other coatings and pumped through the perforated plate 50. This non-fiber materials can be removed from the pulper housing 1 in significantly larger pieces. In addition, the today usual Nachsortier effort of the fiber material that has been pumped through the perforated plate 50 can thereby be greatly reduced.

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Abstract

Vorrichtung zur Befeuchtung von Fasermaterial im Wechseldruckverfahren mit einem luft- und dampfdichten Gehäuse (1), mit einer Vakuumleitung (6), wobei in der Vakuumleitung (6) ein erstes Wegeventil (7) vorgesehen ist, das Gehäuse (1) mindestens eine verschliessbare Öffnung (2,21,33) zum Be- und Entladen des Gehäuses (1) und eine Belüftungsleitung (11) aufweist, und dass in der Belüftungsleitung (11) ein drittes Wegeventil (12) vorgesehen ist.

Description

Titel: Vorrichtung zum Tränken von Fasermaterial mit einer Flüsssigkeit
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Benetzung von Fasermaterial, insbesondere Holz, Holzchips und Altpapier.
Holzchips mit einer Größe von etwa 4 cm x 2cm x 1 cm werden durch die Refinermahlung in ihre Faserbestandteile zerlegt. Dabei entsteht der zur Papierherstellung benötigte TMP- Faserstoff (TMP = thermo-mechanical-pulp) . Je höher der Feuchtigkeitsgehalt der Holzchips, desto elastischer, weicher und geschmeidigersind der Faserverbund innerhalb der Holzchips und die im Holzchip befindlichen Einzelfasern. Da mit zunehmender Länge der Fasern deren Festigkeit zunimmt und solche Fasern zur Herstellung hochwertiger Papiere geeignet sind, wird eine möglichst große Feuchtigkeit und Elastizität der Fasern während der Refinermahlung angestrebt.
Aus der EP 1 051 551 ist ein Verfahren zur Benetzung von faserigem Material aus mehrlagig beschichtetem Altpapier, wie zum Beispiel Getränkekarton, bekannt. Bei dem sogenannten Getränkekarton sind beide Seiten des Papiers mit Kunststoff und/oder Aluminium beschichtet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Vorrichtungen bereitzustellen, mit deren Hilfe die Benetzung von Holzchips oder Altpapier in Ballenform einfach und effektiv möglich ist.
Dabei wird unter Benetzung nicht nur das Anfeuchten der Holzchips an deren Oberfläche verstanden, sondern das Einbringen von Flüssigkeit, insbesondere Wasser, in dem gesamten Volumen des Holzchips. Dies bedeutet, dass nicht nur die Zwischenräume zwischen den Fasern der Holzchips, sondern auch das Innere der Fasern mit einer Flüssigkeit gefüllt werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zur Befeuchtung von Fasermaterial im Wechseldruckverfahren mit einem luft- und dampfdichten Gehäuse und mit einer Vakuumleitung, wobei in der Vakuumleitung ein erstes Wegeventil vorgesehen ist, dadurch gelöst, dass das Gehäuse mindestens eine verschließbare Öffnung zum Be- und Entladen des Gehäuses und eine Belüftungsleitung aufweist, und dass in der Belüftungsleitung ein drittes Wegeventil vorgesehen ist.
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, Fasermaterial, sei es in Form von Holzchips oder ballenförmigem Altpapier, schnell und effektiv mit einer Flüssigkeit zu benetzen. Danei wird die Elastizität der Fasern und die Änderung des Volumens der Faserhohlräume aufgrund von wechselnden Drücken ausgenutzt.
Bei der Zellstoffherstellung gilt der Grundsatz: je feuchter die Holzchips, die in den Zellstoffkocher eingeblasen werden, desto höher die Fülldichte und damit die Durchsatzleistung des Zellstoffkochers . Außerdem kann durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung deutlich früher mit der Befüllung des Kochers mit Kochlauge begonnen werden, da die Holzchips beim Einpumpen der Kochlauge nicht Aufschwimmen, wenn ihre Feuchtigkeit ausreichend groß ist.
Wird zum Benetzen der Holzchips nach dem erfindungsgemäßen Verfahren heiße Kochlauge verwendet, wird zusätzlich auch die Kochzeit deutlich verkürzt, da sich nicht nur heiße Kochlauge zwischen den Fasern, sondern auch im Faserinneren (Luumen = Faserhohlraum) befindet . Bei Einsatz von Rundholz (Schleifholz) zur Herstellung von Holzschliff ist ein möglichst hoher Feuchtigkeitsgehalt des Holzes entscheidend, um den Anteil von Splittern und Feinstoff gering zu halten. Bei diesem Verfahren werden die Holzstücke von bis zu 2 Metern Länge gegen einen großen, rauen Schleifstein mit hohem Druck gepresst und dadurch zerfasert und zerrieben. Je feuchter das Rundholz bei dieser Verarbeitung ist, umso elastischer, weicher und geschmeidiger ist der Faserverbund im gesamten Holzstück und jede seiner Einzelfasern und umso geringer der Anteil von Splittern und Feinstoff. Auch bei solchen Holzstücken kann durch den Einsatz einer erfindungsgemäßen Vorrichtung erhebliche Mengen an Energie und Zeit eingespart werden.
Es hat sich aber auch ergeben, dass, getrocknete Lebensmittel, wie zum Beispiel Pilze, Bohnen, Äpfel in getrockneter Form, schnell, kostengünstig und effizient befeuchtet werden können.
Durch die erfindungsgemäße Belüftungsleitung ist es möglich, den Wechsel zwischen Unterdruck und Umgebungsdruck beziehungsweise einem Überdruck schneller zu vollziehen und dadurch die Effektivität der Befeuchtung weiter zu steigern.
Durch die erfindungsgemäß vorgesehene mindestens eine verschließbare Öffnung kann die Vorrichtung im Batch-Betrieb oder bei zwei oder mehr Öffnungen kontinuierlich betrieben werden, so dass auch durch diesen verbesserten Verfahrensablauf die Effektivität und die Durchsatzrate der erfindungsgemäßen Vorrichtung deutlich gesteigert wird.
Bei allen faserhaltigen Materialien, die benetzt werden sollen, kann gemäss vorliegender Erfindung die Benetzungsflüssigkeit in der flüssigen (Flüssigkeit) oder gasförmigen (Dampf) Form, oder in einer Kombination aus beiden benutzt werden. Die Benetzungsflüssigkeit kann Wasser, Lösungsmittel, eine Einzelchemikalie oder eine Chemikalieninischung sein. Ebenso kann die Benetzungsflüssigkeiten auch dampfförmig vorliegen.
Ebenso können alle diese Benetzungsflüssigkeiten bei Einsatz und Verwendung in vorliegender Erfindung eine Temperatur von sehr kalt bis zum Siedepunkt haben.
Die zum Einsatz kommenden Benetzungsmittel können färbenden, hydrophoben, hydrophilen, bleichenden, Harz und Lignin zersetzenden, imprägnierenden, konservierenden und/oder die Oberflächenspannung senkenden oder erhöhenden Charakter haben, anorganischer oder organischer Natur sein.
Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn das Gehäuse eine verschließbare erste Öffnung zum Beladen und eine verschließbare zweite Öffnung zum Entladen des Gehäuses aufweist, weil dadurch die Effektivität und der Durchsatz von zu befeuchtendem Fasermaterial nochmals gesteigert werden kann.
Je nach bevorzugtem Einsatzzweck und örtlichen Gegebenheiten kann die mindestens eine Öffnung mit einer Tür, einer Klappe, einem Schieber, einem Ventil, einer Pfropfenschnecke einer Schleuse und/oder einem SiphonverSchluss verschlossen werden.
Türen und Klappen eignen sich besonders zum Einbringen von großen zu befeuchtenden Fasermaterialstücken, wie beispielsweise einem Ballen gepressten Altpapiers, während ein Schieber oder ein Ventil besonders geeignet sind, wenn das Fasermaterial in kleinen Stücken vorliegt und kontinuierlich zugeführt werden soll. Vorteilhaft an Tür, Klappe, Schieber und Ventil ist, dass die Öffnung definiert geschlossen werden kann und dadurch stets kontrollierte und reproduzierbare Druckverhältnisse im Inneren des Gehäuses herrschen. Durch das druckdichte beziehungsweise gasdichte Abschließen der Öffnung wird die Druckwechselgeschwindigkeit beziehungsweise die Druckänderungsgeschwindigkeit erhöht, was sich positiv auf die Effektivität der Befeuchtung auswirkt.
Der Vorteil einer Pfropfenschnecke ist darin zu sehen, dass sie kontinuierlich oder getaktet Fasermaterial, welches schon mit der Flüssigkeit, wie beispielsweise Wasser oder Kochlauge versetzt ist, in das Gehäuse fördern kann und gleichzeitig einen luft- und dampfdichten Verschluss der Gehäuseöffnung bewirkt. Die Pfropfenschnecke eignet sich daher besonders für einen kontinuierlichen oder quasikontinuierlichen Betrieb der Anlage und kann beispielsweise mit einem Ventil oder einem Schieber gekoppelt werden.
Des Weiteren ist es möglich, die Öffnungen mit einem Siphonverschluss, der mit einer Sperrflüssigkeit gefüllt ist, zu verschließen. Dadurch ist es möglich, ohne bewegte Teile einen luft- und dampfdichten Abschluss der Öffnungen des Gehäuses zu bewirken. Gleichzeitig ist es möglich, durch diesen Siphonverschluss das Fasermaterial in das Gehäuse einzuführen und aus dem Gehäuse herauszubefordern. Weil dieser Siphonverschluss ein passives Verschlusselement ist, vereinfacht sich auch die Steuerung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Um die von dem Fasermaterial aufgenommene und mit dem Fasermaterial aus dem Gehäuse transportierte Flüssigkeitsmenge ausgleichen zu können, ist in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung eine Zuleitung für das Medium, mit dem das Fasermaterial befeuchtet wird, vorgesehen. In dieser Zuleitung ist weiter ein Regelventil vorgesehen, so dass die Menge des im Gehäuse befindlichen Mediums entsprechend einem vorgegebenen Sollwert geregelt werden kann. Um das Befeuchten und das Eindringen der Flüssigkeit in die Holzchips beziehungsweise die AltpapierStapel weiter zu beschleunigen, kann eine Druckleitung mit einem zweiten Wegeventil vorgesehen sein. Dadurch ist es möglich, nicht nur eine Druckabsenkung vorzunehmen, sondern im Wechsel mit dieser Druckabsenkung auch noch eine Druckerhöhung innerhalb des Gehäuses vorzunehmen. Durch die Vergrößerung der Amplitude zwischen dem Druckmaximum und dem Druckminimum wird die Befeuchtung und das Eindringen der Flüssigkeit in das zu befeuchtende Fasermaterial weiter intensiviert.
Die Druckleitung steht vorteilhafterweise mit einem Drucklufterzeuger und/oder einem Druckbehälter in Verbindung. Dadurch ist es möglich, den Überdruck rasch aufzubauen und gleichzeitig kann, wenn ein Druckbehälter eingesetzt wird, der Drucklufterzeuger kleiner ausgeführt werden und kontinuierlich laufen.
Entsprechend gilt für die Vakuumleitung, die mit einem Vakuumerzeuger und/oder einem Vakuumbehälter in Verbindung steht.
Um das Fasermaterial in die Vorrichtung und aus der Vorrichtung vollautomatisch herauszufordern, ist eine Fördereinrichtung vorgesehen, die bevorzugt als Förderschnecke, Transportband und/oder als Kettenförderer ausgebildet ist. Die Fördereinrichtung kann aber auch entfallen, wenn die Vorrichtung ausreichend schräg gestellt wird.
Entsprechend der erforderlichen Leistung und den Platzverhältnissen ist es möglich, ein oder mehrere Gehäuse parallel und/oder seriell zueinander geschaltet aufzustellen. Dadurch kann die Leistungsfähigkeit der Vorrichtung ausgehend von Standardmodulen in weiten Grenzen an die Erfordernisse des Einzelfalls angepasst werden. Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen entnehmbar. Alle in der Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
Es zeigen:
Figur 1 ein Schaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Figur 2 Schaltbilder weiterer Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Vorrichtung mit zwei Pfropfenschnecken und einer Förderschnecke,
Figur 3 Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer
Vorrichtungen mit Siphonverschlüssen und einem Förderband als Transporteinrichtung, oder einem Rohr-Ketten-Förderer ,
Figur 4 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, welche die Funktionen eines Pulpers und einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Befeuchtung von Fasermaterial vereinigt.
In dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Gehäuse mit dem Bezugszeichen 1 versehen. Das dargestellte Gehäuse 1 hat eine quaderförmige Geometrie. Eine Seitenwand des Gehäuses 1 ist als Tür 2 ausgebildet und kann mit Hilfe eines Verschlusses 3 luft- und dampfdicht verschlossen werden .
In der Figur 1 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Benetzung schematisch und stark vereinfacht dargestellt. Die konstruktiven Details sind aus dieser Darstellung nicht ersichtlich, liegen jedoch im handwerklichen Können eines Fachmanns .
Zum Beladen des Gehäuses 1 wird die Tür 2 geöffnet und es können beispielsweise Holzchips oder ein nicht dargestellter Ballen mit Altpapier in das Gehäuse 1 transportiert werden. Anschließend wird die Tür 2 geschlossen und verriegelt, so dass das Gehäuseinnere luft- und dampfdicht von der Umgebung abgedichtet ist.
Der Weg über den der nicht dargestellte Papierballen in die Vorrichtung be- und entladen werden kann, ist durch einen Doppelpfeil 10 angedeutet.
Selbstverständlich ist es vorteilhaft, wenn das Gehäuseinnere mit einem Hubwagen oder einem anderen Transportgerät befahren werden kann, so dass ein oder mehrere Ballen Altpapier, die sich beispielsweise auf einer Europalette befinden, mit Hilfe eines Hubwagens einfach und rasch ins Gehäuseinnere gebracht werden können.
In das Gehäuse 1 münden verschiedene Leitungen mit deren Hilfe die Befeuchtung der Holzchips oder des Altpapiers (nicht dargestellt) erfolgen kann.
Mit dem Bezugszeichen 4 ist eine Zuleitung bezeichnet. In der Zuleitung befindet sich ein Regelventil 5.
Durch die Zuleitung kann entsprechend dem Bedarf die Flüssigkeit, mit der das Fasermaterial befeuchtet werden soll in flüssiger und/oder dampfförmiger Form ins Innere des Gehäuses 1 eingebracht werden. In aller Regel wird Wasser zur Befeuchtung eingesetzt. Es ist aber auch möglich, das Wasser mit verschiedenen Zusätzen zu versehen oder eine andere Flüssigkeit, wie zum Beispiel Kochlauge, einzusetzen. Es versteht sich von selbst, dass sich stromaufwärts des Regelventils eine nicht dargestellte Fördereinrichtung, wie beispielsweise eine Pumpe, und/oder ein Vorratstank befindet.
Mit dem Bezugszeichen 6 ist eine Vakuumleitung bezeichnet. Diese Vakuumleitung 6 weist ein erstes Wegeventil 7, auf welches üblicherweise als schaltbares 2/2-Wegeventil ausgebildet ist, einen Vakuumbehälter 19 und einen Vakuumerzeuger 20 auf. Der Vakuumbehälter 19 ist nur optional. Wenn ein solcher Vakuumbehälter 19 vorhanden ist, kann der Vakuumerzeuger 20 relativ klein dimensioniert werden und kontinuierlich Luft beziehungsweise Dampf aus dem Behälter 19 saugen. Wenn dann das Wegeventil 7 geöffnet wird, kann im Innenraum des Gehäuses 1 sehr schnell und effektiv eine Druckabsenkung vorgenommen werden, obwohl der Vakuumerzeuger 20 relativ klein dimensioniert ist. Es versteht sich von selbst, dass das Volumen des Vakuumbehälters 19 und das Volumen des Gehäuses 1 ebenso wie die Leistung des Vakuumerzeugers 20 aufeinander abgestimmt werden müssen.
Mit dem Bezugszeichen 8 ist eine Druckleitung gekennzeichnet, in die ein zweites 2/2-Wegeventil 9 integriert ist.
Diese Druckleitung 8 ist mit einem Verdichter 15 und einem Druckbehälter 16 verbunden. Auch hier dient der Druckbehälter 16 dazu, die Laufzeit des Verdichters 15 zu erhöhen und gleichzeitig die erforderliche Leistung des Verdichters 15 zu verringern.
Die Druckleitung 8 ist nur dann erforderlich, wenn nach dem Absenken des Drucks im Innenraum des Gehäuses 1 ein Überdruck erzeugt werden soll. Optional kann über die Druckleitung 8 Luft, Dampf oder eine Flüssigkeit in das Gehäuse 1 geleitet werden.
Mit dem Bezugszeichen 11 ist eine Belüftungsleitung bezeichnet. In dieser Belüftungsleitung 11 ist ein drittes Wegeventil 12 vorgesehen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet wie folgt:
Bei geöffneter Tür 2 wird das zu befeuchtende Fasermaterial in das Gehäuse 1 befördert. Anschließend wird die Tür 2 luft- und dampfdicht verschlossen.
Das erste Wegeventil 7, das zweite Wegeventil 9 und das dritte Wegeventil 12 sind zunächst geschlossen. Durch die Zuleitung 4 wird bei mindestens teilweise geöffnetem Regelventil 5 das zur Befeuchtung des Papiers des im Gehäuse 1 befindlichen Papiers (nicht dargestellt) erforderliche Medium in dampfförmigem und/oder flüssigem Zustand ins Innere des Gehäuses 1 befördert.
Anschließend wird das Regelventil 5 geschlossen und das erste Wegeventil 7 rasch geöffnet. Dadurch wird das Innere des Gehäuses 1 mit dem Vakuumbehälter 19 verbunden und es findet ein Druckausgleich zwischen den beiden Behältern statt. Infolgedessen sinkt der Druck im Inneren des Gehäuses 1 schlagartig auf Werte zwischen 0,9 bar und 0,1 bar, bevorzugt auf Werte zwischen 0,7 bar und 0,3 bar, ab.
Sobald der gewünschte Unterdruck im Gehäuse 1 erreicht wurde, wird das erste Wegeventil 7 geschlossen und unmittelbar danach das dritte Wegeventil 12 geöffnet, so dass ein Druckausgleich zwischen der Umgebung und dem Inneren des Gehäuses stattfinden kann. Der „schlagartige" Ausgleich ist hierbei von besonderer Bedeutung. Er muss so schnell erfolgen, wie sich auch die durch Vakuum zusammengefallenen Fasern und Hohlräume wieder in ihre Ursprungsform zurückbilden wollen.
Falls gewünscht, kann nach wenigen Sekunden das dritte Wegeventil 12 wieder geschlossen werden und das zweite Wegeventil 9 geöffnet werden. Zwischen dem Schließen des dritten Wegeventils 12 und dem Öffnen des zweiten Wegeventils 9 können einige Sekunden oder auch nur weniger als eine Sekunde Zeit vergehen. Da die Druckleitung 8 mit dem Druckbehälter 16 verbunden ist, findet unmittelbar nach dem Öffnen des zweiten Wegeventils 9 ein Druckausgleich zwischen dem Druckbehälter 16 und dem Inneren des Gehäuses 1 statt. Infolgedessen steigt der Druck im Inneren des Gehäuses auf Werte oberhalb des Umgebungsdrucks. Bevorzugt sind Überdrücke zwischen 0,1 bar und 1 bar.
Wenn der gewünschte Überdruck im Inneren des Gehäuses 1 erreicht wurde, wird das zweite Wegeventil 9 geschlossen und dieser Überdruck über mehrere Sekunden, beispielsweise 5 Sekunden, bevorzugt jedoch weniger als zwei Sekunden aufrechterhalten. Nun beginnt der Zyklus von vorne. Damit der Überdruck nicht durch den Vakuumerzeuger 20 abgebaut werden muss, kann zuvor kurz das dritte Wegeventil 12 geöffnet werden, so dass sich der Überdruck über die Belüftungsdruckausgleichsleitung 11 abbaut.
Die Figur 2.1 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die bevorzugt kontinuierlich betrieben wird, aber auch batchweise benutzt werden kann.
Das Gehäuse 1 ist als zylindrisches Rohr ausgebildet.
An dem in Figur 2.1 linken Ende des Gehäuses 1 ist eine erste Öffnung 21 vorgesehen. Dieser ersten Öffnung 21 ist eine erste Pfropfenschnecke 23 und ein Einfülltrichter 25 vorgelagert. Zwischen der ersten Öffnung 21 und der Pfropfenschnecke 23 ist ein Ventil 27 angeordnet, welches über einen Aktor 29, beispielsweise in Form eines Pneumatikzylinders, betätigt werden kann. In Figur 2.1 ist das erste Schließventil 27 in der Schließstellung dargestellt. Gestrichelt ist die Stellung des geöffneten Ventils 27 dargestellt.
Wie aus Figur 2.1 ersichtlich, ist die Zuleitung 4 so verzweigt, dass ein Zweig der Zuleitung 4 über das Regelventil 5.1 direkt im Gehäuse 1 mündet, während weitere Zweige 4.1 und 4.2 in den Einfülltrichter 25 beziehungsweise die Pfropfenschnecke 23 münden.
Stromaufwärts der Zweige 4.1 und 4.2 ist ein zweites Regelventil 5.2 vorgesehen, welches ebenfalls zur Steuerung der in die erfindungsgemäße Vorrichtung strömenden Flüssigkeitsmenge dient.
Die Pfropfenschnecke 23 ist ähnlich aufgebaut wie eine konventionelle Förderschnecke. Der wesentliche Unterschied besteht darin, dass die Steigung der Förderschnecke in Förderrichtung abnimmt, so dass zusätzlich zu der Förderbewegung noch eine Verdichtung des geförderten Materials vorgenommen wird. Die Pfropfenschnecke kann aber auch zusätzlich noch konisch zulaufend sein.
In den Einfülltrichter 25 wird das befeuchtende Fasermaterial, bevorzugt in Form von Holzchips, zusammen mit zum Beispiel Wasser gegeben und anschließend von der ersten Pfropfenschnecke 23 in Richtung des Gehäuses 1 gefördert. Gleichzeitig mit der Förderbewegung findet eine Verdichtung der geförderten Holzchips statt, so dass sich ein druckdichter Pfropfen in der ersten Pfropfenschnecke 23 bildet. Dadurch wird eine Abdichtung des Gehäuseinneren von der Umgebung erreicht. In aller Regel ist die Abdichtung der Öffnung 21 durch die Propfenschnecke 23 bzw. die von ihr verdichteten Holzchips ausreichend. Allerdings kann, wie in Figur 2.1 dargestellt, zusätzlich noch das Schließventil 27 vorgesehen sein.
Wenn die erste Pfropfenschnecke 23 die Holzchips und das Wasser durch die erste Öffnung 21 in das Gehäuse gefördert hat, wird diese Mischung aus Holzchips und Wasser von einer Förderschnecke 31, die im Inneren des Gehäuses 1 angeordnet ist, langsam durch das Gehäuse 1 gefördert. Während das Material durch das Gehäuse 1 gefördert wird, finden die im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 beschriebenen Druckwechsel statt. Dadurch werden die Holzchips befeuchtet. Nachdem die Holzchips von der Förderschnecke 31 durch das Gehäuse 1 gefördert wurden, fallen sie durch die zweite Öffnung 33 in eine zweite Pfropfenschnecke 35. Am Ende der zweiten Pfropfenschnecke 35 sind ebenfalls ein Schließventil 27 und ein das Schließventil 27 betätigender Aktuator 29 angeordnet. Dadurch ist es möglich, auch die zweite Öffnung 33 des Gehäuses jederzeit druck- und dampfdicht abzuschließen. Durch geeignete Schrägstellung des Gehäuses 1 kann die Förderschnecke 31 auch entfallen.
Wenn das Schließventil 27 am Ende der zweiten Pfropfenschnecke 35 geöffnet wird, bzw. wenn der Druck der Pfropfenschnecke 35 größer ist als der Druck des Aktuators 29 können die befeuchteten Holzchips sowie eventuell vorhandenes überschüssiges Wasser nach unten aus der erfindungsgemäßen Vorrichtung herausfallen.
Das anhand der Figur 2 beschriebene Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung kann wahlweise kontinuierlich oder batchweise betrieben werden, da jederzeit Holzchips von der ersten Pfropfenschnecke 23 in das Gehäuse 1 gefördert und die befeuchteten Holzchips mit Hilfe der zweiten Pfropfenschnecke 35 aus dem Gehäuse 1 herausgefördert werden können.
Es ist auch möglich, die zweite Pfropfenschnecke 35 entfallen zu lassen und die zweite Öffnung 33 ausschließlich durch das Schließventil 27 zu verschließen. Eine solche Ausführungsform ist in Figur 2.2 dargestellt.
Bei dem in Figur 3.1. dargestellten Ausführungsbeispiel sind die erste Öffnung 21 und die zweite Öffnung 33 des Gehäuses 1 durch einen Siphonverschluss 36 verschlossen. In den Siphonverschlüssen 36 befindet sich Wasser oder eine andere geeignete Sperrflüssigkeit. Der Füllstand der Sperrflüssigkeit wird über die Zuleitungen 37 und die Regelventil 38 so eingestellt, dass keine direkte Verbindung zwischen der Atmosphäre im Inneren des Gehäuses 1 und der Umgebungsluft vorhanden ist. Dazu ist es vorteilhaft, wenn die erste Öffnung 21 und die zweite Öffnung 33 an einer vertikalen Wand des Gehäuses 1 angeordnet ist.
Durch die erste Öffnung 21 und die zweite Öffnung 33 und die Siphonverschlüsse 36 wird ein Förderband 40 geführt, welches das zu befeuchtende Fasermaterial (nicht dargestellt) ins Innere des Gehäuses 1 führt. Die zu dem Förderband 40 gehörenden Umlenkrollen sind mit dem Bezugszeichen 34 versehen worden. An dem Förderband 40 sind Zinken 42 angeordnet, welche den Transport des Fasermaterials auch in vertikaler Richtung und entgegen der Schwerkraft ermöglichen. In das Gehäuse 1 münden die Zuleitung 4, die Vakuumleitung 6 und die Druckleitung 8. Gesteuert wird der Zufluss beziehungsweise der Abfluss durch diese Leitungen mit Hilfe der Ventile 5, 7 und 9 in der bereits zuvor beschriebenen Weise. Fig. 3.2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Siphonverschluss und einem Förderband, hier ein Rohr-Ketten-Förderer.
Fig. 4 stellt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Benetzung von faserigem Material dar, die besonders zur Benetzung von einzelnen oder mehreren Altpapier- oder Zellstoffballen, Papier in Bogen sowie gespaltenen Papierrollen geeignet ist.
Diese Vorrichtung kann durch Umbau eines herkömmlichen Pulpers hergestellt werden und ist auch zur Nachrüstung solcher Pulper geeignet. Der Pulper, sowie die oben aufmontierte Haube müssen den der Erfindung vorliegenden Druckverhältnissen angepasst bzw. ausgelegt sein.
Das Fasermaterial wird mittels einer Fördereinrichtung 42 durch die geöffnete Öffnung 21 in das Gehäuse 1 gegeben. Danach wird ein Schieber 48 heruntergefahren und dadurch die Öffnung 21 verschlossen.
Das Regelventil 5 der Zuleitung 4 wird geöffnet und Benetzungsflüssigkeit , insbesondere Wasser, bis zum gewünschten Niveau zugegeben. Ist das Niveau erreicht, wird das Regelventil 5 wieder geschlossen.
Anschließend wird ein Motor 46 eingeschaltet dadurch ein Rotor 44 in Drehung versetzt. Dadurch findet eine Durchmischung der in dem Gehäuse 1 befindlichen Altpapieroder Zellstoffballen und der Benetzungsflüssigkeit statt.
Bezüglich der Leitungen 4, 6, und 8 wird auf das zu diesen Leitungen im Zusammenhang mit den vorangegangenen Ausführungsbeispielen verwiesen. Nachdem das Fasermaterial befeuchtet wurde, wird eine Pumpe 48 eingeschaltet und das befeuchtete Fasermaterial über eine Lochplatte 50 abgepumpt. Danach beginnen die Beschickung und Befeuchtung des Pulpers von Neuem.
Da die vollständige Befeuchtung des Fasermaterials in sehr kurzer Zeit (<2 Minuten) erfolgt und sich vollständig befeuchtetes Fasermaterial sofort mit wenig Energieaufwand sehr gut zerkleinern lässt, kann über die Lochplatte 50 auch kontinuierlich abgepumpt werden. Nichtfaseriges Material (z. B. Folien, Drähte) können wie schon heute auch, durch eine große Ausschleus-Öffnung (nicht dargestellt) oder mittels Greifkran-Vorrichtung durch nicht dargestellte Öffnungen in der Pulperhaube periodisch entfernt werden.
Durch die gemäß dieser Vorrichtung sehr kurzen Benetzungszeiten und damit sehr kurzen Auflöse- und Verweilzeit des Altpapiers im Pulper, können die Papierfasern sehr schnell von Kunststoff-Folien oder anderen Beschichtungen angelöst und über die Lochplatte 50 abgepumpt werden. Diese Nichtfaser-Materialien können dadurch in deutlich größeren Stücken aus dem Pulper-Gehäuse 1 entfernt werden. Außerdem kann der heute übliche Nachsortier-Aufwand des Fasermaterials, das über die Lochplatte 50 abgepumpt wurde, kann dadurch sehr stark reduziert werden.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Befeuchtung von Fasermaterial im Wechseldruckverfahren mit einem luft- und dampfdichten Gehäuse (1), mit einer Vakuumleitung (6), wobei in der Vakuumleitung (6) ein erstes Wegeventil (7) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) mindestens eine verschließbare Öffnung (2, 21, 33) zum Be- und Entladen des Gehäuses (1) und eine Belüftungsleitung (11) aufweist, und dass in der Belüftungsleitung (11) ein drittes Wegeventil (12) vorgesehen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) eine verschließbare erste Öffnung (21) zum Beladen und eine verschließbare zweite Öffnung (33) zum Entladen des Gehäuses (1) aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Öffnung (2) mit einer Tür (2), einer Klappe, einem Schieber, einem Ventil (27), einer Pfropfenschnecke (23, 35), einer Schleuse und/oder einem Siphonverschluss (36) verschließbar ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zuleitung (4) für das Medium mit dem das Fasermaterial befeuchtet wird vorhanden ist, und dass in der Zuleitung (4) ein Regelventil (5) vorgesehen ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Druckleitung (8) vorgesehen ist, und dass in der Druckleitung (8) ein zweites Wegeventil (9) vorgesehen ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckleitung (8) mit einem Drucklufterzeuger
(15) und/oder einem Druckbehälter (16) in Verbindung steht .
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumleitung (6) mit einem Vakuumerzeuger (20) und/oder einem Vakuumbehälter
(19) in Verbindung steht.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Fördereinrichtung zur Förderung des Fasermaterials durch die Vorrichtung (1) vorgesehen ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Fördereinrichtung als Förderschnecke (31), Transportband (40) und/oder als Kettenförderer ausgebildet ist.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Gehäuse
(1) parallel und/oder seriell zueinander geschaltet sind.
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