WO2023006363A1 - Vorrichtung zum auflösen von faserstoff - Google Patents

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WO2023006363A1
WO2023006363A1 PCT/EP2022/068679 EP2022068679W WO2023006363A1 WO 2023006363 A1 WO2023006363 A1 WO 2023006363A1 EP 2022068679 W EP2022068679 W EP 2022068679W WO 2023006363 A1 WO2023006363 A1 WO 2023006363A1
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WO
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housing
rotor shaft
elements
comminution
crushing
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Application number
PCT/EP2022/068679
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English (en)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Mannes
Roland Reinhold
Pierre-Haakon BERGER
Christoph Bareth
Manuel Brombeis
Original Assignee
Voith Patent Gmbh
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Publication date
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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
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    • 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
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
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    • D21B1/00—Fibrous raw materials or their mechanical treatment
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    • 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

Definitions

  • the invention relates to a device for opening up fibrous material, in particular for opening up fibrous material with high consistencies in the FIC area, with a housing and a rotor arranged in the housing, the rotor having a rotor shaft and working elements arranged on the circumference thereof, which are connected to the fibrous material in are engageable, and is rotatably mounted about an axis parallel to a longitudinal axis of the housing,
  • Opening devices are used for processing fibrous raw materials to produce a fibrous suspension, which in turn is used in a machine for producing a fibrous web, in particular a paper web.
  • the housing can be designed in the form of a horizontally extending trough in which a rotor with blade-shaped working elements is arranged.
  • spinning parts such as cords, wires, plastic parts and impurities in general are also introduced into the pulping device with the fibrous material.
  • the length of individual impurities is of a similar order of magnitude to the rotor circumference or can be a multiple thereof (e.g. coiled belt), so that they can wind around the rotor casing. Further impurities get stuck on these winding elements, which are still small at the beginning, until the winding elements are so large that they interfere with the function of the opening device.
  • WO 2016/165860 A1 describes a device for opening up fibrous material, in particular for opening up fibrous material with high consistencies in the HC range.
  • the device comprises a housing and working elements which are arranged in the housing and can be brought into engagement with the fibrous material.
  • the housing is designed in the form of a trough which is open at the top and has a U-shaped cross section, in which a rotor which is rotatably mounted about an axis parallel to the longitudinal axis of the trough is arranged and which is provided with blade-like working elements which in particular have a low tendency to spin.
  • WO 2016/165858 A1 describes a device for sorting wet fibrous materials containing dirt, in particular for the initial sorting of dissolved waste paper, with a housing and a screen which has a large number of screen openings through which part of the fibrous stock suspension fed to the housing passes as accept can, while another part of the pulp suspension is held back by the screen openings as a reject.
  • Disk-shaped elements are arranged on a rotatably mounted rotor in the housing in order to keep the sieve clear and to loosen up the reject.
  • the object on which the invention is based is now to create a dissolving device with which trouble-free operation can be ensured.
  • the invention relates to a device for opening up fibrous material, in particular for opening up fibrous material with high consistencies in the FIC area.
  • the device has a housing and a rotor arranged therein, the rotor comprising a rotor shaft and working elements arranged peripherally thereon, which can be brought into engagement with the fibrous material, and is rotatably mounted about an axis parallel to a longitudinal axis of the housing. At least one intermediate space is formed between the working elements, into which at least one comminuting element of a comminuting device can be inserted.
  • the housing is designed in the form of a trough which is open at the top, has a U-shaped cross section and extends horizontally along the longitudinal axis.
  • the trough has in its lower region an inner wall which is part-circular in cross-section, in particular semi-circular or designed as a canted polygon.
  • a cutting edge is formed on an end face and/or the side surfaces of the comminuting element and/or sawtooth-shaped or thorn-shaped formations are arranged on the comminuting element.
  • a further development provides that the crushing device is arranged on a side wall of the U-shaped trough of the housing.
  • the crushing element is curved and can be pivoted on a curved trajectory from an upper area of the side wall in the direction of the rotor shaft, with a distance of a few centimeters being present in the end position between the swiveled-out crushing element and the circumference of the rotor shaft.
  • an engagement angle of the comminution element is in the range of 30° to 60° with respect to a horizontal.
  • the housing comprises an entry zone, in which the fibrous material to be treated can be introduced into the trough, and an opening zone axially adjoining the entry zone, wherein the comminuting elements of the comminuting device can be inserted into the entry zone and/or the opening zone.
  • the comminution device comprises a control device and a drive device for controlling and driving the comminution elements.
  • At least two, preferably three, comminution elements of the comminution device are combined to form a module.
  • the invention provides a method for controlling the device according to the first aspect.
  • the method includes the method step that the comminuting element remains in an inserted end position in the vicinity of the circumference of the rotor shaft for a period of at least one revolution of the rotor shaft and is then shifted back again.
  • the comminuting element is inserted into the housing only at certain time intervals and for a limited period of time.
  • the time interval and the length of time are determined as a function of the material and the degree of contamination of the fibrous material introduced.
  • the invention provides a computer program product which comprises an executable program code which executes the method according to the second aspect.
  • the invention is explained in more detail below with reference to exemplary embodiments illustrated in the drawing.
  • FIG. 1 shows a schematic perspective illustration of a dissolving device according to the prior art
  • FIG. 2 shows a schematic representation from above of a dissolving device according to the invention with a rotor shaft arranged on the inside;
  • FIG. 3 shows a schematic cross-sectional illustration of the dissolving device with a comminution device in an active position
  • FIG. 4 shows a schematic cross-sectional illustration of the dissolving device with a comminuting device in a passive position with an inserted comminuting element
  • FIG. 5 shows a schematic cross-sectional illustration of the dissolving device with a comminuting device with a linear drive
  • FIG. 6 shows a schematic representation of a computer program product with an executable program code.
  • the pulping device for the treatment of raw material such as fibrous materials.
  • the pulping device is suitable for the pulping of fibrous materials with high stock consistencies in the HC range (high consistency), as is required for deinked waste paper stocks (DIP).
  • DIP deinked waste paper stocks
  • Dissolving device 10 comprises a housing 12 with a rotor arranged therein 18.
  • the housing 12 is designed in the form of a trough which is open at the top, has a U-shaped cross section and extends horizontally.
  • the rotor 18 is rotatably mounted about an axis 16 parallel to a central longitudinal axis 28 of the housing 12 and comprises a rotor shaft 26, on the lateral surface of which blade-like working elements 14 are arranged on the peripheral side.
  • the working elements 14 are arranged in mutually parallel planes 30 relative to the axis 16 of the rotor shaft 26, in which they move. Between the planes 30 with the working elements 14 there is an intermediate space 32 in which the working elements 14 do not engage when the rotor shaft 26 rotates.
  • the leading edge 20 of the rotating blade-like working elements 14 can be inclined with respect to a tangent applied to the circumference of the rotor shaft 26 at an angle which is in particular less than 45° and preferably less than 30°.
  • the working elements 14 can be disk-shaped or wing-shaped.
  • the smallest radial distance between the working elements 14 and the inner wall of the trough is preferably in a range from 5 cm to 50 cm.
  • the rotor 18 is driven at a speed which is preferably in a range from 3 m/s to 10 m/s.
  • the fibrous material to be treated is fed to the trough in particular from above and/or from the side.
  • the dissolved fibrous material can be evaluated in particular axially and/or laterally.
  • the dissolved fibrous material can be evaluated laterally in the area of the working elements 14 moving upwards, so that the ejection is supported by the moving working elements.
  • an inner wall which is partially circular in cross-section, in particular semi-circular.
  • the rotor shaft 26 is arranged in relation to the part-circular inner wall in such a way that the working elements 14 are at a clear distance from the inner wall, which can be in the range of 5 to 50 cm. Flier born jamming of larger contaminants between the inner wall of the housing
  • the axis 16 of the rotor 18 coincide with the central longitudinal axis of the housing 12, or be located a certain distance away from it.
  • Some of the working elements 14 can be arranged in such a way that they produce a forward-directed axial conveying component at least in sections. Furthermore, another part of the working elements 14 can be arranged in such a way that, at least in sections, they generate no axial conveying component or a backward-directed axial conveying component.
  • the opening device 10 comprises an entry zone 22 into which the fibrous material to be treated can be introduced into the housing 12 .
  • a pulping zone 24 follows the entry zone 22 . Provision can be made for the diameter of the rotor shaft 26 to be larger in the feed zone 22 than in the pulping zone 24.
  • spinning parts such as cords, wires, plastic parts and generally impurities are also introduced into the opening device 10 with the fibrous material.
  • the length of individual impurities can be of a similar order of magnitude as the circumference of the rotor shaft 26 so that they can wind around the rotor shaft 26 and/or the working elements 14 . Further impurities become attached to these winding elements, which are still small at the beginning, until the winding elements are so large that they interfere with the function of the opening device 10 .
  • At least one comminution element 40 of a comminution device 42 is introduced into a gap 32 between the working elements 14 in order to compress the winding elements at a very early stage in which they have not yet grown to a critical size , grasping and tearing in order to remove spinnings.
  • the detached parts of the winding elements are then discharged with the dissolved fibrous material.
  • the comminution element 40 is designed in particular in the form of a lance or spear.
  • sawtooth-shaped or spike-shaped formations can be arranged on the comminuting element 40 in order to support an effective dividing of the winding elements.
  • the comminuting element 40 is arranged on a side wall 34 of the U-shaped trough of the housing 12 . In this area, the working elements 14 move when the rotor shaft 26 rotates from top to bottom again in the suspension located in the trough. Parts of the detached rolls that have accumulated on the skewer can escape upwards, so that there can be no jamming. As a result, the action of the comminuting element 40 on the winding elements is particularly effective.
  • the comminution element 40 is in particular arcuate and, when swiveling out of a passive position, moves in a curved trajectory from an upper region of the side wall 34 towards the jacket of the rotor shaft 26 and then remains in an end position.
  • the pressure angle of the comminuting element 40 is in the range of 30° to 60° with respect to a horizontal.
  • the spinning and accumulations of material attached to the rotor shaft 26 are removed by the comminuting element 40 .
  • a distance of a few centimeters is provided between a pivoted-out comminution element 40 and the circumference of the rotor shaft 40 in order to prevent the comminution element 40 from damaging the rotor shaft 26 .
  • the comminution element 40 remains at least during one revolution of the rotor shaft 26, preferably during two to three revolutions, in the swiveled-out position near the circumference of the rotor shaft 26 for the removal of deposits and spinning on the rotor shaft 26 and is then shifted back again into the passive position Position.
  • the comminution element 40 is only inserted into the housing 12 at specific time intervals and for a limited period of time in order to prevent foreign matter from accumulating on the comminution element 40 itself.
  • the time interval and the length of time can depend on the imported raw material and the level of foreign matter.
  • a comminution device 42 comprises a plurality of comminution elements 40 .
  • the comminuting device 42 can be designed in such a way that comminuting elements 40 are only provided for the entry zone 22 .
  • comminuting elements 40 are provided both in the entry zone 22 and in the dissolving zone 24 .
  • the fibrous material or raw material is introduced into the entry zone 22, and it can also fall in there, in particular in bale form.
  • the working elements 14 are at a distance from the inner wall in the range of a few centimeters up to 50 cm, with the distance being variable depending on the raw material preferably introduced.
  • the spacing between the working elements 14 and the inner wall of the housing 12 can largely prevent the raw material introduced being trapped between the wall of the trough and the working elements 14 .
  • steering elements can be provided which delimit a free diameter of an inlet opening and direct the raw material bales occurring there onto the working elements 14 radially inwards towards the rotor shaft 26 . This also reduces jamming of the raw material in the area between the working elements 14 and the internal migration of the housing 12 in the radially outer area of the working elements 14 .
  • the comminution device 42 can in turn comprise a plurality of modules with comminution elements 40 . In a preferred embodiment, four modules are provided in a comminution device 42 .
  • the comminution device 42 comprises a drive device 47 and a control device.
  • a pneumatic drive device can be provided as the drive device 47 for the comminution device 42, with which the modules and/or individual comminution elements 40 can be pivoted.
  • an electromotive actuator FIG. 5, in particular with a spindle, is provided as drive device 47 .
  • an actuator In order to control the timing of the various modules, they can be controlled alternately by an actuator so that only the comminution elements 40 of one module are pivoted into the housing 12, or a separate actuator is provided for each module.
  • a build-up of the raw material can be prevented by the fact that during the control it is provided that not all modules are pivoted into the housing 12 at the same time.
  • different time intervals can be provided for pivoting the modules of the comminution device arranged along the rotor shaft 26 . Provision can thus be made for the first module at the head end of the insertion zone 22 to be inserted into the housing 12 only once a day.
  • the supply of raw materials is interrupted for the pivoting of the first module and the trough is emptied at least down to the area of an upper edge of the rotor shaft 26 . This prevents excessive loading of the comminution elements 40 by the dry raw material present in this area.
  • the comminuting elements 40 therefore only come into contact with raw material that has already been largely separated by the action of the working elements 14 .
  • the comminuting device 42 according to the invention with at least one comminuting element 40 enables improved avoidance of spinning and deposits on the rotor shaft 26 and the working elements 14, so that the operational reliability of the opening device is increased.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Crushing And Pulverization Processes (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (10) zum Auflösen von Faserstoff, insbesondere zum Auflösen von Faserstoff mit hohen Stoffdichten im HC-Bereich, mit einem Gehäuse (12) und einem in dem Gehäuse (12) angeordneten Rotor (18), wobei der Rotor (18) eine Rotorwelle (26) und daran umfangseitig angeordnete Arbeitselemente (14), die mit dem Faserstoff in Eingriff bringbar sind, umfasst und um eine zu einer Längsachse (28) des Gehäuses (12) parallele Achse (16) drehbar gelagert ist. Zwischen den Arbeitselementen (14) ist zumindest ein Zwischenraum (32) ausgebildet, in den zumindest ein Zerkleinerungselement (40) einer Zerkleinerungsvorrichtung (42) einführbar ist.

Description

Vorrichtung zum Auflösen von Faserstoff
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auflösen von Faserstoff, insbesondere zum Auflösen von Faserstoff mit hohen Stoffdichten im FIC-Bereich, mit einem Gehäuse und einem in dem Gehäuse angeordneten Rotor, wobei der Rotor eine Rotorwelle und daran umfangseitig angeordnete Arbeitselemente, die mit dem Faserstoff in Eingriff bringbar sind, umfasst und um eine zu einer Längsachse des Gehäuses parallele Achse drehbar gelagert ist,
Auflösevorrichtungen werden zur Bearbeitung von Faserrohstoffen eingesetzt für die Erzeugung einer Faserstoffsuspension, die wiederum in einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papierbahn, verwendet wird. Das Gehäuse kann dabei in Form eines sich horizontal erstreckenden Troges ausgeführt sein, in dem ein Rotor mit schaufelförmigen Arbeitselementen angeordnet ist.
Allerdings werden mit dem Faserstoff auch spinnende Teile wie Schnüre, Drähte, Plastikteile und generell Störstoffe in die Auflösevorrichtung eingeführt. Die Länge einzelner Störstoffe liegt in einer ähnlichen Größenordnung wie der Rotorumfang oder kann auch ein Vielfaches davon betragen (z.B. aufgerolltes Band), so dass sie sich um den Mantel des Rotors wickeln können. An diesen zu Beginn noch kleinen Wickelelementen hängen sich weitere Störstoffe fest, bis die Wickelelemente so groß sind, dass sie die Funktion der Auflösevorrichtung stören.
Die WO 2016/165860 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Auflösen von Faserstoff, insbesondere zum Auflösen von Faserstoff mit hohen Stoffdichten im HC-Bereich. Die Vorrichtung umfasst ein Gehäuse und im Gehäuse angeordnete Arbeitselemente, die mit dem Faserstoff in Eingriff bringbar sind. Das Gehäuse ist in Form eines nach oben offenen, im Querschnitt U-förmigen Troges ausgeführt, in dem ein um eine zur Längsachse des Troges parallele Achse drehbar gelagerter Rotor angeordnet ist, der mit schaufelartigen, insbesondere eine geringe Verspinnungstendenz aufweisenden Arbeitselementen versehen ist. Die WO 2016/165858 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Sortieren von nassen schmutzhaltigen Faserstoffen, insbesondere zum erstmaligen Sortieren von aufgelöstem Altpapier, mit einem Gehäuse und einem Sieb, das eine Vielzahl von Sieböffnungen aufweist, durch die ein Teil der dem Gehäuse zugeführten Faserstoffsuspension als Gutstoff passieren kann, während ein anderer Teil der Faserstoffsuspension von den Sieböffnungen als Rejekt zurückgehalten wird. An einem drehbar gelagerten Rotor in dem Gehäuse sind scheibenförmige Elemente angeordnet, um das Sieb freizuhalten und das Rejekt aufzulockern.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht nun darin, eine Auflösevorrichtung zu schaffen, mit der ein störungsfreier Betrieb sichergestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich einer Auflösevorrichtung durch die Merkmale des Patentanspruchs 1, hinsichtlich eines Verfahrens durch die Merkmale des Anspruchs 12, und hinsichtlich eines Computerprogrammprodukts durch die Merkmale des Anspruchs 15 gelöst. Die weiteren Ansprüche betreffen bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung.
Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Auflösen von Faserstoff, insbesondere zum Auflösen von Faserstoff mit hohen Stoffdichten im FIC-Bereich. Die Vorrichtung weist ein Gehäuse und einen darin angeordneten Rotor auf, wobei der Rotor eine Rotorwelle und daran umfangseitig angeordnete Arbeitselemente, die mit dem Faserstoff in Eingriff bringbar sind, umfasst und um eine zu einer Längsachse des Gehäuses parallele Achse drehbar gelagert ist. Zwischen den Arbeitselementen ist zumindest ein Zwischenraum ausgebildet, in den zumindest ein Zerkleinerungselement einer Zerkleinerungsvorrichtung einführbar ist.
In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Gehäuse in Form eines nach oben offenen, im Querschnitt U-förmigen und sich horizontal entlang der Längsachse erstreckenden Troges ausgebildet ist. In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Trog in seinem unteren Bereich eine im Querschnitt teilkreisförmige, insbesondere halbkreisförmige oder eine als gekantetes Vieleck ausgestaltete Innenwandung aufweist.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass es ein Zerkleinerungselement besitzt, welches lanzenförmig oder spießförmig ausgebildet ist.
Insbesondere ist eine Schneidkante an einer Stirnseite und/oder den Seitenflächen des Zerkleinerungselements ausgebildet und/oder sägezahnförmige oder dornförmige Ausformungen sind an dem Zerkleinerungselement angeordnet.
In einer Weiterentwicklung ist vorgesehen, dass die Zerkleinerungsvorrichtung an einer Seitenwandung des U-förmigen Troges des Gehäuses angeordnet ist.
Vorteilhafterweise ist das Zerkleinerungselement bogenförmig ausgebildet und auf einer kurvenförmigen Trajektorie von einem oberen Bereich der Seitenwandung in Richtung der Rotorwelle verschwenkbar, wobei in der Endposition zwischen dem ausgeschwenkten Zerkleinerungselement und dem Umfang der Rotorwelle ein Abstand von einigen Zentimetern vorhanden ist.
Insbesondere liegt ein Eingriffswinkel des Zerkleinerungselements im Bereich von 30° bis 60° gegenüber einer Horizontalen.
In einer Ausführungsform umfasst das Gehäuse eine Eintragszone, in der der zu behandelnde Faserstoff in den Trog einbringbar ist, und eine sich axial an die Eintragszone anschließende Auflösezone, wobei die Zerkleinerungselemente der Zerkleinerungsvorrichtung in die Eintragszone und/oder die Auflösezone einführbar sind. Insbesondere umfasst die Zerkleinerungsvorrichtung eine Steuerungsvorrichtung und eine Antriebsvorrichtung für die Steuerung und den Antrieb der Zerkleinerungselemente.
Vorteilhafterweise sind zumindest zwei, vorzugsweise drei Zerkleinerungselemente der Zerkleinerungsvorrichtung zu einem Modul zusammengefasst.
Gemäß einem zweiten Aspekt stellt die Erfindung ein Verfahren für die Steuerung der Vorrichtung nach dem ersten Aspekt bereit. Das Verfahren umfasst den Verfahrensschritt, dass das Zerkleinerungselement in einer eingeführten Endposition in der Nähe des Umfangs der Rotorwelle während einer Zeitdauer von zumindest einer Umdrehung der Rotorwelle verbleibt und dann wieder zurückverlagert wird.
In einerweiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Zerkleinerungselement nur in bestimmten Zeitintervallen und für eine begrenzte Zeitdauer in das Gehäuse eingeführt wird.
Insbesondere ist vorgesehen, dass das Zeitintervall und die Zeitdauer in Abhängigkeit von dem Material und Verschmutzungsgrads des eingeführten Faserstoffs bestimmt wird.
Vorteilhafterweise sind für das Einführen der Zerkleinerungselemente der verschiedenen, entlang der Rotorwelle angeordneten Module jeweils unterschiedliche Zeitintervalle vorgesehen.
Gemäß einem dritten Aspekt stellt die Erfindung ein Com puterprogramm produkt bereit, das einen ausführbaren Programmcode umfasst, der das Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt ausführt. Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Dabei zeigt:
Figur 1 eine schematische perspektivische Darstellung einer Auflösevorrichtung gemäß dem Stand der Technik;
Figur 2 eine schematische Darstellung von oben einer erfindungsgemäßen Auflösevorrichtung mit einer innenseitig angeordneten Rotorwelle;
Figur 3 eine schematische Querschnittsdarstellung der Auflösevorrichtung mit einer Zerkleinerungsvorrichtung in einer aktiven Position;
Figur 4 eine schematische Querschnittsdarstellung der Auflösevorrichtung mit einer Zerkleinerungsvorrichtung in einer passiven Position mit einem eingeführten Zerkleinerungselement;
Figur 5 eine schematische Querschnittsdarstellung der Auflösevorrichtung mit einer Zerkleinerungsvorrichtung mit Linearantrieb
Figur 6 eine schematische Darstellung eines Computerprogrammprodukts mit einem ausführbaren Programmcode.
Zusätzliche Kennzeichen, Aspekte und Vorteile der Erfindung oder ihrer Ausführungsbeispiele werden durch die ausführliche Beschreibung in Verbindung mit den Ansprüchen ersichtlich.
In Fig. 1 ist eine Auflösevorrichtung 10 für die Behandlung von Rohmaterial wie Faserstoffen dargestellt. Insbesondere ist die Auflösevorrichtung für das Auflösen von Faserstoffen mit hohen Stoffdichten im HC-Bereich (engl high consistency), wie sie für deinkten Altpapierstoffen (DIP) erforderlich ist, geeignet. Die
Auflösevorrichtung 10 umfasst ein Gehäuse 12 mit einem darin angeordneten Rotor 18. Das Gehäuse 12 ist in Form eines nach oben offenen, im Querschnitt U- förmigen und sich horizontal erstreckenden Troges ausgebildet. Der Rotor 18 ist um eine zu einer Mittellängsachse 28 des Gehäuses 12 parallelen Achse 16 drehbar gelagert und umfasst eine Rotorwelle 26, an deren Manteloberfläche umfangseitig schaufelartige Arbeitselemente 14 angeordnet sind. Die Arbeitselemente 14 sind dabei bezogen auf die Achse 16 der Rotorwelle 26 in parallel zueinander liegenden Ebenen 30 angeordnet, in denen sie sich bewegen. Zwischen den Ebenen 30 mit den Arbeitselementen 14 ist jeweils ein Zwischenraum 32 ausgebildet, in den bei der Umdrehung der Rotorwelle 26 die Arbeitselemente 14 nicht eingreifen. Die führende Kante 20 der rotierenden schaufelartigen Arbeitselemente 14 kann gegenüber einer an den Umfang der Rotorwelle 26 angelegten Tangente um einen Winkel geneigt sein, der insbesondere kleiner als 45° und vorzugsweise kleiner als 30° ist. Insbesondere können die Arbeitselemente 14 scheibenförmig oder flügelförmig ausgebildet sein.
Der kleinste radiale Abstand zwischen den Arbeitselementen 14 und der Innenwandung des Troges liegt vorzugsweise in einem Bereich von 5 cm bis 50 cm. Der Rotor 18 wird mit einer Geschwindigkeit angetrieben, die vorzugsweise in einem Bereich von 3 m/s bis 10 m/s liegt.
Der zu behandelnde Faserstoff wird dem Trog insbesondere von oben und/oder seitlich zugeführt. Der aufgelöste Faserstoff ist insbesondere axial und/oder seitlich auswertbar. Insbesondere ist der aufgelöste Faserstoff im Bereich sich nach oben bewegender Arbeitselemente 14 seitlich auswertbar, so dass der Auswurf durch die sich bewegenden Arbeitselemente unterstützt wird.
Im unteren Bereich des Gehäuses 12 ist eine im Querschnitt teilkreisförmige, insbesondere halbkreisförmige Innenwandung ausgebildet. Die Rotorwelle 26 ist bezogen auf die teilkreisförmige Innenwandung derart angeordnet, dass die Arbeitselemente 14 gegenüber der Innenwandung einen deutlichen Abstand aufweisen, der im Bereich von 5 bis 50 cm liegen kann. Flierdurch wird ein Verklemmen von größeren Störstoffen zwischen der Innenwandung des Gehäuses
12 und den Arbeitselementen 14 vermieden. Dabei kann die Achse 16 des Rotors 18 mit der Mittellängsachse des Gehäuses 12 übereinstimmen, oder um einen bestimmten Abstand davon entfernt angeordnet sein.
Ein Teil der Arbeitselemente 14 kann derart angeordnet sein, dass sie zumindest abschnittsweise eine vorwärts gerichtete axiale Förderkomponente erzeugen. Des Weiteren kann ein anderer Teil der Arbeitselemente 14 derart angeordnet ist, dass sie zumindest abschnittsweise keine oder eine rückwärts gerichtete axiale Förderkomponente erzeugen.
Des Weiteren umfasst die Auflösevorrichtung 10 eine Eintragszone 22, in die der zu behandelnde Faserstoff in das Gehäuse 12 einbringbar ist. An die Eintragszone 22 schließt sich eine Auflösezone 24 an. Es kann vorgesehen sein, dass der Durchmesser der Rotorwelle 26 in der Eintragszone 22 größer ist als in der Auflösezone 24.
Allerdings werden mit dem Faserstoff auch spinnende Teile wie Schnüre, Drähte, Plastikteile und generell Störstoffe in die Auflösevorrichtung 10 eingeführt. Die Länge einzelner Störstoffe kann dabei in einer ähnlichen Größenordnung wie der Umfang der Rotorwelle 26 liegen, so dass sie sich um die Rotorwelle 26 und/oder die Arbeitselemente 14 wickeln können. An diesen zu Beginn noch kleinen Wickelelementen hängen sich weitere Störstoffe fest, bis die Wickelelemente so groß sind, dass sie die Funktion der Auflösevorrichtung 10 stören.
Wie in den Figuren 3, 4 und 5 dargestellt, wird erfindungsgemäß zumindest ein Zerkleinerungselement 40 einer Zerkleinerungsvorrichtung 42 in einen Zwischenraum 32 zwischen den Arbeitselementen 14 eingeführt, um die Wickelelemente in einer sehr frühen Phase, in der sie noch nicht auf eine kritische Größe angewachsen sind, zu erfassen und zu zerreißen, um somit Verspinnungen zu entfernen. Die abgelösten Teile der Wickelelemente werden dann mit dem aufgelösten Faserstoff ausgetragen.
Das Zerkleinerungselement 40 ist insbesondere lanzen- oder spießförmig ausgebildet. Zudem kann eine Schneidkante 44 an einer Stirnseite, aber auch an den Seitenflächen des Zerkleinerungselementes 40 ausgebildet sein. Außerdem können sägezahnförmige oder dornförmige Ausformungen an dem Zerkleinerungselement 40 angeordnet sein, um ein effektives Zerteilen der Wickelelemente zu unterstützen. Insbesondere ist vorgesehen, dass das Zerkleinerungselement 40 an einer Seitenwandung 34 des U-förmigen Troges des Gehäuses 12 angeordnet ist. In diesem Bereich bewegen sich die Arbeitselemente 14 bei der Rotation der Rotorwelle 26 von oben wieder nach unten in die im Trog befindliche Suspension. Am Spieß aufgestaute Teile der abgelösten Wickler können nach oben entweichen, so dass es zu keinen Verklemmungen kommen kann. Dadurch ist ein Einwirken des Zerkleinerungselementes 40 auf die Wickelelemente besonders effektiv.
Das Zerkleinerungselement 40 ist insbesondere bogenförmig ausgebildet und bewegt sich beim Ausschwenken aus einer passiven Position in einer kurvenförmigen Trajektorie von einem oberen Bereich der Seitenwandung 34 auf den Mantel der Rotorwelle 26 zu und verbleibt dann in einer Endposition. Insbesondere liegt der Eingriffswinkel des Zerkleinerungselements 40 im Bereich von 30° bis 60° gegenüber einer Horizontalen. Durch das Zerkleinerungselement 40 werden die an der Rotorwelle 26 angelagerten Verspinnungen und Materialanlagerungen entfernt. Zwischen einem ausgeschwenkten Zerkleinerungselement 40 und dem Umfang der Rotorwelle 40 ist ein Abstand von einigen Zentimetern vorgesehen, um eine Beschädigung der Rotorwelle 26 durch das Zerkleinerungselements 40 zu verhindern. Das Zerkleinerungselement 40 verbleibt zumindest während einer Umdrehung der Rotorwelle 26, vorzugsweise während zwei bis drei Umdrehungen, in der ausgeschwenkten Position in der Nähe des Umfangs der Rotorwelle 26 für die Entfernung der Anlagerungen und Verspinnungen an der Rotorwelle 26 und wird dann wieder zurückverlagert in die passive Position.
Des Weiteren ist vorgesehen, dass das Zerkleinerungselemente 40 nur in bestimmten Zeitintervallen und für eine begrenzten Zeitdauer in das Gehäuse 12 eingeführt wird, um eine Fremdstoffansammlung an dem Zerkleinerungselement 40 selbst zu verhindern. Das Zeitintervall und die Zeitdauer kann in Abhängigkeit von dem eingeführten Rohstoffmaterial und dem Grad an Fremdstoffen bestimmt werden.
Es ist insbesondere vorgesehen, dass eine Zerkleinerungsvorrichtung 42 mehrere Zerkleinerungselemente 40 umfasst. Die Zerkleinerungsvorrichtung 42 kann derart ausgebildet sein, dass Zerkleinerungselemente 40 nur für die Eintragszone 22 vorgesehen sind. In einer anderen Ausführungsform sind Zerkleinerungselemente 40 sowohl in der Eintragszone 22 als auch in der Auflösezone 24 vorgesehen. In der Eintragszone 22 wird der Faserstoff bzw. der Rohstoff eingebracht, wobei er insbesondere in Ballenform dort auch hineinfallen kann. Die Arbeitselemente 14 weisen in der Eintragszone 22 eine Entfernung von der Innenwandung im Bereich von einigen Zentimetern bis zu 50 cm auf, wobei der Abstand in Abhängigkeit des bevorzugt eingebrachten Rohstoffmaterials variiert werden kann. Durch den Abstand zwischen den Arbeitselementen 14 und der Innenwandung des Gehäuses 12 kann das Einklemmen des eingebrachten Rohstoffs zwischen der Wandung des Trogs und den Arbeitselementen 14 weitgehend verhindert werden.
Zudem können hier nicht dargestellte Lenkelemente vorgesehen sein, die einen freien Durchmesser einer Eingangsöffnung begrenzen und die dort auftretenden Rohstoffballen auf die Arbeitselemente 14 radial nach innen zur Rotorwelle 26 hin gerichtet lenken. Auch hierdurch wird ein Einklemmen des Rohstoffs im Bereich zwischen den Arbeitselementen 14 und der Innenwanderung des Gehäuses 12 im radial äußeren Bereich der Arbeitselemente 14 reduziert.
Insbesondere ist vorgesehen, dass zumindest zwei, vorzugsweise drei Zerkleinerungselemente 40 der Zerkleinerungsvorrichtung 42 zu einem Modul zusammengefasst werden. Die Zerkleinerungselemente 40 des Moduls werden dann gemeinsam angesteuert werden, so dass sie zusammen in den Trog des Gehäuses 12 eingeschwenkt werden. Insgesamt kann die Zerkleinerungsvorrichtung 42 wiederum eine Mehrzahl von Modulen mit Zerkleinerungselementen 40 umfassen. In einer bevorzugten Ausführungsform sind vier Module bei einer Zerkleinerungsvorrichtung 42 vorgesehen. Für den Antrieb der Zerkleinerungselemente 40 umfasst die Zerkleinerungsvorrichtung 42 eine Antriebsvorrichtung 47 sowie eine Steuerungsvorrichtung. Als Antriebsvorrichtung 47 für die Zerkleinerungsvorrichtung 42 kann eine pneumatischer Antriebsvorrichtung vorgesehen sein, mit der die Module und/oder einzelne Zerkleinerungselemente 40 verschwenkt werden können.
In einer weiteren Ausführungsform ist als Antriebsvorrichtung 47 ein elektromotorischer Aktuator, Figur 5, insbesondere mit einer Spindel, vorgesehen. Um die zeitliche Steuerung der verschiedenen Module durchzuführen, können diese zeitlich abwechselnd durch einen Aktuator angesteuert werden, so dass jeweils nur die Zerkleinerungselemente 40 eines Moduls in das Gehäuse 12 verschwenkt werden, oder es ist für jedes Modul ein separater Aktuator vorgesehen.
Indem bei der Ansteuerung vorgesehen ist, dass nicht alle Module gleichzeitig in das Gehäuse 12 verschwenkt werden, kann eine Anstauung des Rohstoffs verhindert werden. Zudem können unterschiedliche Zeitintervalle für das Verschwenken der entlang der Rotorwelle 26 angeordneten Module der Zerkleinerungsvorrichtung vorgesehen sein. So kann vorgesehen sein, dass das erste Modul am Kopfende der Eintragszone 22 nur einmal pro Tag in das Gehäuse 12 eingeführt wird. Dabei wird für das Verschwenken des ersten Moduls die Rohstoffzufuhr unterbrochen und der Trog wird zumindest bis in den Bereich einer Oberkante der Rotorwelle 26 geleert. Flierdurch wird eine zu hohe Belastung der Zerkleinerungselemente 40 durch den in diesem Bereich vorhandenen trockenen Rohstoff verhindert. Die Zerkleinerungselemente 40 kommen daher nur in Eingriff mit Rohstoff, der durch die Wirkung der Arbeitselemente 14 schon weitestgehend vereinzelt wurde.
Insgesamt ist durch die erfindungsgemäße Zerkleinerungsvorrichtung 42 mit zumindest einem Zerkleinerungselement 40 eine verbesserte Vermeidung von Verspinnungen und Anlagerungen an der Rotorwelle 26 und den Arbeitselementen 14 ermöglicht, so dass die Betriebssicherheit der Auflösevorrichtung erhöht wird. Bezugszeichen
10 Auflösevorrichtung
12 Gehäuse 14 Arbeitselement
16 Drehachse
18 Rotor
20 führende Kante
22 Eintragszone 24 Auflösezone
26 Rotorwelle
28 Längsachse des Gehäuses 30 Ebene
32 Zwischenraum 34 Seitenwandung
40 Zerkleinerungselement 42 Zerkleinerungsvorrichtung 44 Schneidkante
47 Antriebsvorrichtung 100 Com puterprogramm produkt
150 Programmcode

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (10) zum Auflösen von Faserstoff, insbesondere zum Auflösen von Faserstoff mit hohen Stoffdichten im FIC-Bereich, mit einem Gehäuse (12) und einem in dem Gehäuse (12) angeordneten Rotor (18), wobei der
Rotor (18) eine Rotorwelle (26) und daran umfangseitig angeordnete Arbeitselemente (14), die mit dem Faserstoff in Eingriff bringbar sind, umfasst und um eine zu einer Längsachse (28) des Gehäuses (12) parallele Achse (16) drehbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Arbeitselementen (14) zumindest ein Zwischenraum (32) ausgebildet ist, in den zumindest ein Zerkleinerungselement (40) einer Zerkleinerungsvorrichtung (42) einführbar ist.
2. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse (12) in Form eines nach oben offenen, im Querschnitt U-förmigen und sich horizontal entlang der Längsachse (28) erstreckenden Troges ausgebildet ist wobei der Trog insbesondere in seinem unteren Bereich eine im Querschnitt teilkreisförmige, vorzugsweise halbkreisförmige oder als gekantetes Vieleck ausgebildete Innenwandung aufweist.
3. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 , wobei der Zwischenraum eine Breite von 50-300 mm, vorzugsweise von 80 bis 100 mm, aufweist. .
4. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Zerkleinerungselement (40) lanzenförmig oder spießförmig ausgebildet ist.
5. Vorrichtung (10) nach Anspruch 4, wobei eine Schneidkante (44) an einer Stirnseite und/oder den Seitenflächen des Zerkleinerungselements (40) ausgebildet ist und/oder sägezahnförmige oder dornförmige Ausformungen an dem Zerkleinerungselement (40) angeordnet sind.
6. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Zerkleinerungsvorrichtung (42) an einer Seitenwandung (34) des U-förmigen Troges des Gehäuses (12) angeordnet ist, vorzugsweise an der Seitenwandung angeordnet sind, bei der die Arbeitselemente (14) in die Suspension hinein geführt werden.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei das Zerkleinerungselement (40) bogenförmig ausgebildet ist und auf einer kurvenförmigen Trajektorie von einem oberen Bereich der Seitenwandung (34) in Richtung der Rotorwelle (26) verschwenkbar ist, oder als Lanze oder Stab ausgebildet ist und durch eine lineare Bewegung einführbar ist und wobei in der Endposition zwischen dem ausgeschwenkten Zerkleinerungselement (40) und dem Umfang der Rotorwelle (40) ein Abstand von einigen Zentimetern vorhanden ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei ein Eingriffswinkel des Zerkleinerungselements (40) im Bereich von 30° bis 60° gegenüber einer
Horizontalen liegt.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Gehäuse (12) eine Eintragszone (22), in der der zu behandelnde Faserstoff in den Trog einbringbar ist, und eine sich axial an die Eintragszone anschließende Auflösezone (24) umfasst, wobei die Zerkleinerungselemente (40) der
Zerkleinerungsvorrichtung (42) in die Eintragszone (22) und/oder die Auflösezone (24) einführbar sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Zerkleinerungsvorrichtung (42) eine Steuerungsvorrichtung und eine Antriebsvorrichtung (47) für die Steuerung und den Antrieb der Zerkleinerungselemente (40) umfasst.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei zumindest zwei, vorzugsweise drei Zerkleinerungselemente (40) der Zerkleinerungsvorrichtung (42) zu einem Modul zusammengefasst sind.
12. Verfahren für die Steuerung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Zerkleinerungselement (40) in einer eingeführten Endposition in der Nähe des Umfangs der Rotorwelle (26) während einer Zeitdauer von zumindest einer Umdrehung der Rotorwelle (26) verbleibt und dann wieder zurückverlagert wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Zerkleinerungselement (40) nur in bestimmten Zeitintervallen und für eine begrenzte Zeitdauer in das Gehäuse (20) eingeführt wird, und das Zeitintervall und die Zeitdauer in Abhängigkeit von dem Material des eingeführten Faserstoffs bestimmt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder Anspruch 13, wobei für das Einführen der
Zerkleinerungselemente (40) der verschiedenen entlang der Rotorwelle (26) angeordneten Module jeweils unterschiedliche Zeitintervalle vorgesehen sind.
15. Computerprogrammprodukt (100), umfassend einen ausführbaren Programmcode (150), der das Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis
14 ausführt.
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