WO2012041369A1 - Entstippungsvorrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Entstippungsvorrichtung zum Auflösen von Stippen einer Faserstoffsuspension (1) mit einem Gehäuse, in weichem ein Behandlungswerkzeug eines antreibbaren Rotors (2) und ein Behandlungswerkzeug eines feststehenden Stators (3) angeordnet ist, wobei die Behandlungswerkzeuge jeweils eine rotationssymmetrische Form haben, koaxial zueinander angeordnet sind, jeweils in mehreren ringförmigen, zu ihrer Mitte konzentrischen Reihen (11) angeordnete Zähne (4) aufweisen, zwischen denen sich Zahnlücken (5) befinden, die von der Faserstoffsuspension (1) radial nach außen durchströmt werden, zwischen den Zahnreihen (11) ringförmige Zwischenräume (10) vorhanden sind, die so angeordnet sind, dass zumindest eine Zahnreihe (11) eines Behandlungswerkzeuges in einen ringförmigen Zwischenraum (10) des anderen, komplementären Behandlungswerkzeuges hineinreicht und die radial äußerste Zahnreihe (11) vom Behandlungswerkzeug des Stators (3) gebildet wird. Dabei soll die Entstipperleistung bei möglichst geringem Energiebedarf dadurch verbessert werden, dass radial außerhalb der äußersten Zahnreihe (11) des Stators (3) ein oder mehrere Räumelemente (6) am Behandiungswerkzeug des Rotors (2) angeordnet sind,

Description

Entstippungsvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Enistippungsvorrichiung zum Auflösen von Stippen einer Faserstoffsuspension mit einem Gehäuse, in welchem ein Behandlungswerkzeug eines antreibbaren Rotors und ein Behandlungswerkzeug eines feststehenden Stators angeordnet ist, wobei die Behandlungswerkzeuge jeweils eine

rotationssymmetrische Form haben, koaxial zueinander angeordnet sind, jeweils in mehreren ringförmigen, zu ihrer Mitte konzentrischen Reihen angeordnete Zähne aufweisen, zwischen denen sich Zahnlücken befinden, die von der

Faserstoffsyspension radial nach außen durchströmt werden, zwischen den

Zahnreihen ringförmige Zwischenräume vorhanden sind, die so angeordnet sind, dass zumindest eine Zahnreihe eines Behandlungswerkzeuges in einen ringförmigen Zwischenraum des anderen, komplementären Behandlungswerkzeuges hineinreicht und die radial äußerste Zahnreihe vom Behandlungswerkzeug des Stators gebildet wird. Zum Zerlegen der im gepulperten Stoff noch vorhandenen Stippen in Einzelfasern verwendet man meist Zahnkranzentstspper mit fest eingestelltem Spalt zwischen Stator- und Rotorscheibe. Dabei wird die Faserstoffsuspension in das Zentrum eingepumpt, radial zwischen den Behandlungswerkzeugen hindurchgeführt und am Geh ä u se u m? an g abgeleitet.

Die Entstippung erfolgt im Aligemeinen durch sehr intensive Stoffturbulenzen ohne Faserbeschädigu ng,

Insbesondere bei hohen Durchsätzen kommt es beim Durchströmen zu einem hohen Druckverlust, der von einer vorgeschalteten Pumpe überwunden werden muss. Übersteigt der Druckverlust eine kritische Grenze, so kann es zur Verstopfung der Zahnlücken kommen, was den Ausfall des Entstippers zur Folge hat. Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, den Durchsatz bei möglichst geringem Leistungsmehrbedarf zu verbessern. Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe dadurch gelöst, dass radial außerhalb der äußersten Zahnreihe des Stators ein oder mehrere Räumelemente am

Behandlungswerkzeug des Rotors angeordnet sind,

Durch die Räum elemente werden die Stippen zusätzlich einem Wechsel zwischen den Zähnen des Stators und den rotierenden Räumelementen ausgesetzt, was die Entstippungswirkung verbessert Der Aufwand für die Räumelemente ist wesentlich geringer als für eine zusätzliche äuf sre Zahnreihe am Rotor. Dabei bewirken die Räumelemente in den Zahnlücken des Stators eine Druckdifferenz, wodurch die dort vorhandene Faserstoffsuspension radial nach außen beschleunigt wird.

Hinzu kommt, dass die Räumelemente die Faserstoffsuspension in Rotation versetzen und so dem Druckverlust in der Entstippungsvorrichtung auf effektive Weise entgegenwirken .

Im Ergebnis kann der Durchsatz bei gleichem Druckverlust erhöht oder aber der Druckverlust bei gleichem Durchsatz gesenkt werden.

Um die Entstippungswirkung beim Übergang von der äußersten Zahnreihe des Stators zu den Räumelementen zu optimieren, sollten die Räumelemente etwa die gleiche Höhe wie die Zähne des Rotors haben und/oder der Abstand zwischen den Räumeiemsnten und dem Behandlungswerkzeug des Stators 0,1 bis 5 mm, vorzugsweise 0,5 bis 1 ,5 mm betragen.

Es kann aber auch vorteilhaft sein, wenn die maximale Höhendifferenz zwischen den Räumelementen und den Zähnen des Rotors zwischen -20 und 150 % der Höhe der Zähne des Rotors liegt. Dies bedeutet, dass die Räumelemente die Zähne des Rotors um 150 % der Zahnhöhe überragen können.

Damit die Räumelemente ihre volle Wirksamkeit entfalten können, sollte die

Umfangsausdehnung der Räumelemente jeweils zwischen 1 und 150 mm,

vorzugsweise zwischen 10 und 75 mm Hegen.

Dabei ist es insbesondere von Vorteil, wenn die Räumelemente jeweils eine der äußersten Zahnreihe des Stators gegenüberliegende Seitenfläche aufweisen, die sich in Umfangsrichtung zumindest über eine Zahnlücke des Stators erstreckt.

Für das Erreichen der wesentlichen Ziele ist es auch unter Beachtung des Aufwandes ausreichend, wenn am Rotor zwischen 2 und 16, vorzugsweise zwischen 4 und 8 Räumelemente vorhanden sind.

Hinsichtlich der Entst^'ippungswtrkung hat es sich außerdem als vorteilhaft erwiesen, wenn der Abstand zwischen den äußersten Zähnen des Stators und den

Räumelementen zwischen 0,1 und 10, vorzugsweise zwischen 0,2 und 3 mm liegt Eine besondere Bedeutung kommt dabei auch der jeweils in Rotationsrichtung weisenden Seite der Räumeiemente zu, da deren Gestaltung zusätzliche Wirkungen haben kann,

Falls die in ^'Rotationsrichtung weisende Seite als vorzugsweise ebene Seitenfläche ausgebildet ist, so kann über eine Neigung derselben bezüglich der radial innen liegenden Seitenkante in Rotationsrichtung eine RückStrömung der

Faserstoffsuspension in die vom Räumeiement überstrichenen Zahnlücken der äußersten Zahnreihe erreicht werden, was einem Verstopfen der Zahnlücken

entgegenwirkt und die Behandlungswahrscheinlichkeit der kleinen Stippen erhöht

Für die Entstlppung, wie auch zur Vermeidung von Verstopfungen kann es vorteilhaft sein, dass der senkrecht zur Rotationsachse iiegende Querschnitt der Räumeiemente polygonartig, vorzugsweise als Drei- oder Viereck, ausgebildet ist oder dass der senkrecht zur Rotationsachse liegende Querschnitt der Räumeiemente runde

Begrenzungen aufweist und vorzugsweise die Form eines Rotorflügels hat.

In Abhängigkeit von den Anforderungen und dem Aufwand kann es vorteilhaft sein, wenn zumindest einige, vorzugsweise alle Räumelemente unlösbar mit dem Rotor verbunden _s beispielsweise geschweißt sind und/oder zumindest einige, vorzugsweise alle Räumelemente lösbar mit dem Rotor verbunden, beispielsweise verschraubt sind. Falls zumindest einige Räumelemente lösbar mit dem Rotor verbunden sind, so ergibt sich hierdurch die Möglichkeit, die Anzahl der Räumelemente des Rotors zu verändern.

Des Weiteren lässt sich bei lösbaren Verbindungen, insbesondere bei einer

Verschraubung, der Abstand der Räumelemente zum Behandlungswerkzeug des Stators und/oder ihrer Ausrichtung am Behandlungswerkzeug des Rotors einfach verändern.

Nachfolgend soll die Erfindung an einem AusführungsbeispieS näher erläutert werden. in der beigefügten Zeichnung zeigt:

Figur 1 : eine Draufsicht auf einen Rotor 2:

Figur 2; einen Teilquerschnstt durch den Behandlungsspalt zwischen Rotor 2 und Stator 3 ;

Figur 3: einen stärk vergrößerten Ausschnitt um ein Räumelement 6 und

Figur 4a und 4b; anders gestaltete Räumelemente 6.

Das in Figur 1 gezeigte Behantiiungswerkzeug des antreibbaren Rotors 2 einer Entstippungsvorrichtung ist als Scheibe ausgebildet und besitzt in drei ringförmigen, zu ihrer Mitte konzentrischen Reihen 1 1 angeordnete Zähne 4. Zwischen den Zähnen 4 befinden sich Zahnlücken.5, durch die die Faserstoffsuspension 1 , wie in Figur 2 zu sehen, radial von innen nach außen strömt.

Zwischen den Zahnreihen 1 1 sind wiederum ringförmige Zwischenräume 10 vorhanden. An die äußerste Zahnreihe 1 1 des Rotors 2 schließt sich ebenfalls ein Zwischenraum 10, dem radial hier vier über den Umfang verteilt angeordnete

Räumelemente 6 folgen,

Im Unterschied hierzu besitzt das ebenfalls als Scheibe ausgebildete

Behandlungswerkzeug des Stators 3 keine Räumelemente 6, aber ebenfalls drei ringförmige Zahnreihen 11 mit dazwischen liegenden, ringförmigen Zwischenräumen 10.

Dabei sind die Zwischenräume 10 so angeordnet und dimensioniert, dass eine Zahnraihe 1 1 eines Behandlungswerkzeuges in einen ringförmigen Zwischenraum 10 des anderen, komplementären Behandlungswerkzeuges hineinreicht, wobei die radial äußerste Zahnreihe 1 1 vom Behandlungswerkzeug des Stators 3 gebildet wird.

Durch die Relativbewegung zwischen Rotor 2 und Stator 3 bilden sich beim Obergang zwischen einer rotierenden und einer feststehenden Zahnreihe 1 1 erhebliche

Turbulenzen, die zu einer Entstippung führen. Dabei hat die Faserstoffsuspension 1 eine Stoffdichte zwischen 2 und 6% otro.

Der Spaltabstand zwischen den Behandlungswerkzeugen ist in der Regel zwischen 0,2 und 2 mm zu finden.

Beim Durchströmen der Zahnreihen 1 1 kommt es durch den ständigen Wechsel zwischen feststehenden und rotierenden Zahnreihen 1 1 zu einem erheblichen

Druckverl ust. Was leicht dazu führen kann, dass die im Allgemeinen radial nach außen kleiner werdenden Zahnlücken 5 verstopfen.

Um den DrückverSust zu vermindern und das Entstippungsergebnis zu verbessern, folgen der äußersten Zahnreihe 11 des Stators 3 noch mehrere über den Umfang verteilte Räumelemente 6 des Rotors 2.

Diese Räumelemente 6 versetzen die Faserstoffsuspension 1 in Rotation und bewirken damit eine Pumpwirkung, was den Druckverlust im Entstipper vermindert und die Gefahr des Verstopfens der Zahnlücken 5 mindert. Dabei werden die

Zahnlücken 5 auf Grund der Druckdifferenzen durch die Räumelements 6 freigespült.

Damit die Räumelemente δ Ihre volle Wirkung entfalten, haben diese etwa die gleiche Höhe wie d ie Zähne 4 des Rotors 2. Des Weiteren besitzen die Räumelemente 6 jeweils eine der äußersten Zahnreihen 1 1 des Stators 3 gegenüberliegende, ebene Seitenfläche 9, die sich in Urnfangsrichtung geringfügig über eine Zahnlücke 5 des Stators 3 erstreckt, Die geringe Ausdehnung in Urnfangsrichtung gewährleistet, dass die Räumeiemente 6 den Strom der Faserstoffsuspension 1 nicht übermäßig behindern. Der Abstand zwischen den äußersten Zähnen 4 des Stators 3 und den RäumeSementen 6 liegt zwischen 0,2 und 3 mm.

Außerdem haben die Räumelemente 6, wie in Figur 3 zu erkennen, jeweils eine in Rotationsrichtung: 7 weisende, ebene Seitenfläche 8, die bezüglich der radial innen liegenden Seitenkante 9 in Rotationsrichtung 7 geneigt ist.

Durch diese Ausrichtung der vorderen Seitenkante 8 des Räumelementes 6 kann eine Rückströmung in die vom Räumelement 6 überstnchenen Zahnlücken 5 bewirkt werden, was einer Verstopfung derselben entgegenwirkt.

Die Räumelemente 8 können nach Bedarf radial oder koaxial fest oder lösbar mit dem Rotor 2 verbunden sein.

Bei der lösbaren Verbindung sind nicht nur Anzahl und Lage, sondern auch Höhe und Ausrichtung der Räumelemente 6 veränderbar.

Auch hinsichtlich der Form der Räumelemente 6 sind Anpassungen an die

Gegebenheiten und Anforderungen möglich.

So kann es, wie in Figur 4a dargestellt, vorteilhaft sein, wenn der senkrecht zur Rotationsachse des Rotors 2 Siegende Querschnitt der Räumelemente 6 dreieckig ist oder , wie in Figur 4b zu sehen, die Form eines. Rötbrflügels hat. In beiden Fällen vergrößert sich der Abstand zwischen der äußersten Zahnreihe 11 des Stators 3 und der dieser gegenüberliegenden Seitenfläche 9 entgegen der Rotationsrichtung 7. Im Ergebnis entsteht beim Überstreichen durch das jeweilige Räumelement 6 in den Zahnlücken 5 ein Unterdruck, was zum Freispülen der Zahnlücken 5 führt.

Claims

Patentansprüche 1. Entstippungsvorrichtung zum Auflösen von Stippen einer Fsserstoffsuspension (1 ) mit einem Gehäuse, in welchem ein Behandlungswerkzeug eines antreibbaren Rotors (2 ) und ein Behandlungswerkzeug eines feststehenden Stators (3) angeordnet ist, wobei die Behandlungswerkzeuge jeweils eine

rotationssymmetrische Form haben, koaxial zueinander angeordnet sind, jeweils in mehreren ringförmigen, zu ihrer Mitte konzentrischen Reihen (1 1 ) angeordnete Zähne (4) aufweisen, zwischen denen sich Zahnlücken (5) befinden, die von der Faserstoffsuspension (1 ) radial nach außen durchströmt werden, zwischen den Zahnreihen (11 ) ringförmige Zwischenräume (10) vorhanden sind, die so angeordnet sind , dass zumindest eine Zahnreihe (1 1 ) eines

Behandlungswerkzeuges In einen ringförmigen Zwischenraum (10) des anderen, komplementären Behandiungswerkzeuges hineinreicht und die radial äußerste Zahnreihe (1 1 ) vom Behandlungswerkzeug des Stators (3) gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass radial außerhalb der äußersten Zahnreihe (1 1 ) des Stators (3) ein oder mehrere Räumelemente (6) am Behandlungswerkzeug des Rotors (2) angeordnet sind.

2. Entstippungsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Räumelemente (6) etwa die gleiche Höhe wie die Zähne (4) des Rotors (2) habe.

3. Entstippungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Höhendifferenz zwischen den Räumelementen (6) und den Zähnen (4) des Rotors (2) zwischen -20 und 150 % der Höhe der Zähne (4) des Rotors (2) liegt,

4. Entstippungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen den Räumelementen (6) und dem

Behandlungswerkzeug des Stators (3) 0,1 bis 5 mm, vorzugsweise 0,5 bis 1 ,5 mm beträgt.

5. Entstippungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangsausehnung der Räumelemente (6) jeweils zwischen 1 und 150 mm, vorzugsweise zwischen 10 und 75 mm liegt.

6. Entstippungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, dass am Rotor (2) zwischen 2 und 18, vorzugsweise zwischen 4 und 8 Raumelemente (6) vorhanden sind.

7. Entstippungsvornchtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen den äußersten Zähnen (4) des Stators (3). und den Räumelementen (6) zwischen 0,1 und 10, vorzugsweise zwischen 0,2 und 3 mm liegt

8. Entstippungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Räumelemente (6) jeweils eine der äußersten

Zahnreihe (1 1 ) des Stators (3) gegenüberliegende Seitenfläche (9) aufweisen, die sich in Umfangshchtung zumindest über eine Zahnlücke (5) des Stators (3) erstreckt,

9. Entstippungsvornchtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dad urch gekennzeichnet, dass die Räumelemente (6) j eweils eine in Rotationsrichtung (7) weisende Seitenfläche (8) haben, die vorzugsweise bezüglich der radial innen liegenden Seitenkante in Rotationsrichtung (7) geneigt ist.

10. Entstippungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der senkrecht zur Rotationsachse liegende Querschnitt der Räumelemente (6) polygonartig, vorzugsweise als Drei- oder Viereck, ausgebildet ist,

1 1. Entstippungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch

gekennzeichnet, dass der senkrecht zur Rotationsachse liegende Querschnitt der Räumelemente (6) runde Begrenzungen aufweist und vorzugsweise die Form eines Roiorflügels hat,

12. Entstippungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige, vorzugsweise alle Räumeelmente (6) unlösbar mit dem Rotor (2) verbunden sind.

13. Entstippungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige, vorzugsweise alle Räumelemente (6) lösbar mit dem Rotor (2) verbunden sind.

14. Enistippungsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige, vorzugsweise alle Räumelemente (6) bezüglich ihres Abstandes zum Behandlungswerkzeug des Stators (3) veränderbar sind.

15.Entstippungsvorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzei chnet, dass zumindest einige, vorzugsweise aile Räumeiemente (6) bezüglich ihrer Ausrichtung am Behandlungswerkzeug des Rotors (2) veränderbar sind.