AT14750U1 - Vorrichtung zur Faserstoffbehandlung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur mechanischen Behandlung von hochkonsistentem Faserstoff (1) mit einem Gehäuse (2), wobei wenigstens ein Behandlungswerkzeug (3,4) rotiert, die Behandlungswerkzeuge (3,4) koaxial zueinander angeordnet sind, jeweils in mehreren ringförmigen Reihen (5) angeordnete Zähne (6) aufweisen, zwischen deren in Umfangsrichtung (16) weisenden Zahnflanken (12) sich Zahnlücken (7) befinden, die von dem Faserstoff (1) radial nach außen durchströmt werden, zumindest ein Teil der Zahnlücken (7) Erhebungen (9) besitzt, die über den Zahngrund (11) hinausreichen und zwischen den Zahnreihen (5) ringförmige Zwischenräume (8) vorhanden sind, die so angeordnet sind, dass zumindest eine Zahnreihe (5) in einen ringförmigen Zwischenraum (8) des anderen, komplementären Behandlungswerkzeuges (4,3) hineinreicht. Dabei soll die Einsatzdauer der Behandlungswerkzeuge (3,4) dadurch gesteigert werden, dass zumindest bei einem Teil der Zähne (6) wenigstens eine in Umfangsrichtung (16) weisende Zahnflanke (12) zur Radialen (14) des jeweiligen Behandlungswerkzeugs (3,4) geneigt ist und/oder wenigstens ein Behandlungswerkzeug (3,4) radial innerhalb der Zahnreihen (5) mehrere, die Förderung des Faserstoffs (1) radial nach außen bewirkende Förderelemente (13) besitzt.

Description

Beschreibung

VORRICHTUNG ZUR FASERSTOFFBEHANDLUNG

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur mechanischen Behandlung von hochkonsis¬tentem Faserstoff mit einem Gehäuse, in welchem ein erstes Behandlungswerkzeug und einzweites Behandlungswerkzeug angeordnet ist, wobei wenigstens ein Behandlungswerkzeugrotiert, die Behandlungswerkzeuge jeweils eine rotationssymmetrische Form haben, koaxialzueinander angeordnet sind, jeweils in mehreren ringförmigen, zu ihrer Mitte konzentrischenReihen angeordnete Zähne aufweisen, zwischen deren in Umfangsrichtung weisenden Zahn¬flanken sich Zahnlücken befinden, die von dem Faserstoff radial nach außen durchströmt wer¬den, zumindest ein Teil der Zahnlücken Erhebungen besitzt, die über den Zahngrund hinausrei¬chen und zwischen den Zahnreihen ringförmige Zwischenräume vorhanden sind, die so ange¬ordnet sind, dass zumindest eine Zahnreihe eines Behandlungswerkzeuges in einen ringförmi¬gen Zwischenraum des anderen, komplementären Behandlungswerkzeuges hineinreicht.

[0002] Durch die hohe Konsistenz, die der Faserstoff bei der Behandlung hat, ist eine intensivemechanische Bearbeitung bei derartigen Vorrichtungen (Entstipper, Disperger, Refiner) mög¬lich, obwohl sich die relativ zueinander bewegbaren Behandlungswerkzeuge nicht berühren,sondern sich vielmehr in einem Abstand von ca. 1mm oder mehr aneinander vorbeibewegen.Dabei treten an den Zähnen ganz erhebliche Kräfte auf.

[0003] Vorrichtungen der o. g. Art werden z. B. zur Qualitätsverbesserung von Faserstoff ein¬gesetzt, der aus Altpapier gewonnen wurde.

[0004] Es ist bekannt, dass Papierfaserstoff durch Dispergieren homogenisiert und dadurchwesentlich verbessert werden kann. Dabei wird in vielen Fällen ein Faserstoff verwendet, dereinen Trockengehalt zwischen 15 und 35% aufweist und auf eine Temperatur gebracht wordenist, die weit über der Umgebungstemperatur liegt.

[0005] Sinnvoll ist es, die Aufheizung dann vorzunehmen, wenn der Faserstoff bereits seine zurDispergierung erforderliche Konsistenz hat.

[0006] Dabei kann jedoch oft das Ergebnis der Behandlung, insbesondere beim Dispergierennoch nicht befriedigen. Außerdem verschleißen die Behandlungswerkzeuge relativ schnell.

[0007] Das teilweise Verschließen der radialen Nuten brachte zwar eine Verbesserung, konnteaber noch nicht umfänglich befriedigen.

[0008] Die Aufgabe der Erfindung ist es daher die Einsatzdauer der Behandlungswerkzeuge beimöglichst hoher Leistung zu steigern.

[0009] Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe dadurch gelöst, dass zumindest bei einem Teil derZähne wenigstens eine in Umfangsrichtung weisende Zahnflanke zur Radialen des jeweiligenBehandlungswerkzeugs geneigt ist.

[0010] Ergänzend oder alternativ kann die Aufgabe allerdings auch dadurch gelöst werden,dass wenigstens ein Behandlungswerkzeug radial innerhalb der Zahnreihen mehrere, die För¬derung des Faserstoffs radial nach außen bewirkende Förderelemente besitzt.

[0011] Üblicherweise sind die Zahnlücken weitestgehend eben und etwa auf Höhe der ringför¬migen Zwischenräume zwischen den Zahnreihen ausgebildet.

[0012] Durch die Erhebungen kann der Faserstoff nicht mehr radial ungehindert durch dieZahnlücken gelangen, was die Effizienz der Behandlung erheblich steigert. Daher ist es auchvon Vorteil, wenn der überwiegende Teil, vorzugsweise alle Zahnlücken Erhebungen aufwei¬sen, die über den Zahngrund hinausreichen.

[0013] Für die Behandlung aber auch die Verschleißfestigkeit ist es vorteilhaft, wenn die Erhe¬bungen einen den Zähnen ähnlichen Querschnitt in radialer Richtung aufweisen, der vorzugs¬weise pyramidenstumpfförmig ausgebildet ist.

[0014] Die Effizienz der Behandlung kann noch weiter gesteigert werden, wenn Zähne und/oderErhebungen, vorzugsweise radial verlaufende Nuten besitzen.

[0015] Als radial verlaufend werden dabei Nuten verstanden, die zumindest mit einer Rich¬tungskomponente senkrecht zur Umfangsrichtung des Behandlungswerkzeuges verlaufen.

[0016] Während sich die Behandlungswerkzeuge relativ zueinander bewegen, bilden die radialverlaufenden Nuten zusätzliche Arbeitskanten, was bei der Dispergierung, insbesondere dieSchmutzpunktzerkleinerung, die Druckfarbenablösung sowie die Stickyzerkleinerung verbes¬sert.

[0017] Auf diese Weise lassen sich der Energiebedarf sowie der Verschleiß erheblich reduzie¬ren.

[0018] Je nach Art und Beschaffenheit der Vorrichtung und/oder des Faserstoffs kann es hierzuvorteilhaft sein, wenn sich die Nut über den gesamten Zahn bzw. die gesamte Erhebung oderaber nur über einen Teil des Zahnes bzw. der Erhebung erstreckt.

[0019] Über die Neigung der in Umfangsrichtung weisenden Zahnflanken lässt sich die Durch¬strömung in radialer Richtung nach Bedarf beeinflussen. Um dies möglichst umfassend nutzenzu können, sollten zumindest bei einem Teil der Zähne jeweils zwei gegenüberliegende und inUmfangsrichtung weisende Zahnflanken zur Radialen des jeweiligen Behandlungswerkzeugsgeneigt sein. Im Ergebnis verlaufen die entsprechenden Zahnlücken zur Radialen geneigt.

[0020] Optimale Ergebnisse haben sich dabei eingestellt, wenn der Winkel der geneigten Zahn¬flanken mit der Radialen zwischen 2 und 30°, insbesondere zwischen 5 und 15° liegt.

[0021] Da die Erhebungen den Fluss der Faserstoffsuspension radial nach außen behindern,ist es überwiegend von Vorteil über die Neigung der Zahnflanken eine Förderrichtung in radialerRichtung zu bewirken. Dementsprechend sollten die geneigten Zahnflanken in radialer Richtungentgegen der Rotationsrichtung geneigt sein.

[0022] Falls beide Behandlungswerkezuge gegensinnig rotieren, so kann es von Vorteil sein,wenn nur ein Behandlungswerkzeug oder aber beide Behandlungswerkzeuge geneigte Zahn¬flanken aufweisen.

[0023] Oft steht jedoch ein Behandlungswerkzeug fest. In diesem Fall sollte das feststehendeBehandlungswerkzeug keine geneigten Zahnflanken oder Zahnflanken aufweisen, die in radia¬ler Richtung in Rotationsrichtung des rotierenden Behandlungswerkzeugs geneigt sind.

[0024] Auch bei den radial innerhalb der Zahnreihen liegenden Förderelemente kann die Wir¬kung verändert werden, wenn beide Behandlungswerkzeuge Förderelemente besitzen. Nebender Fördenwirkung hat dies nämlich auch eine entstippende Wirkung auf die Faserstoffsuspen¬sion zur Folge.

[0025] Konstruktiv einfach ist die Gestaltung der Förderelemente, wenn diese als Erhebungenauf dem jeweiligen Behandlungswerkzeug insbesondere in Form von Schaufeln oder Flügelnausgebildet sind.

[0026] Besonders eignet sich die Vorrichtung zum Dispergieren des Faserstoffs, wobei diehohe Anzahl an Kanten, insbesondere in den Zahnlücken, die Effizienz der Behandlung erheb¬lich steigert.

[0027] Nachfolgend soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Inder beigefügten Zeichnung zeigt: [0028] Figur 1: einen schematischen Querschnitt durch eine Dispergier-Vorrichtung; [0029] Figur 2: einen Teilquerschnitt durch ein Behandlungswerkzeug 3,4 in radialer Richtung 18; [0030] Figur 3: eine Teil-Draufsicht auf eine Zahnreihe 5 und [0031] Figur 4: eine Draufsicht auf ein Kreissegment eines Behandlungswerkzeuges 3,4 mit Förderelementen 13.

[0032] Der hochkonsistente Papierfaserstoff 1 wird gemäß Figur 1 direkt in den zentralen Be¬reich der Dispergergarnitur, welche von den beiden Behandlungswerkzeugen 3,4 gebildet wird,gedrückt.

[0033] Während ein Behandlungswerkzeug 3 feststehend und damit als Stator ausgebildet ist,ist das andere Behandlungswerkzeug 4 rotierbar im Gehäuse 2 des Dispergers gelagert.

[0034] Die Dispergergarnitur mit dem Stator und dem Rotor wird also radial innen beschickt.Bekanntlich wird Dispergierung dadurch bewirkt, dass Zähne 6 mit relativ hoher Geschwindig¬keit relativ dicht aneinander vorbeibewegt werden und der sich dazwischen befindliche Faser¬stoff 1 starken Scherkräften unterworfen wird.

[0035] Hierzu kann der Faserstoff 1 über Heißdampf vorher aufgeheizt werden. Nach der Dis¬pergierung fällt der dispergierte Faserstoff 1 nach unten durch den Auslass 15 heraus.

[0036] Wenn die axiale Position von Stator und Rotor relativ zueinander geändert wird, ändertsich dadurch auch der Spalt zwischen ihnen, wodurch sich in an sich bekannter Weise dieLeistung des Dispergers steuern lässt.

[0037] Die Behandlungswerkzeuge 3,4 haben jeweils eine rotationssymmetrische Form. Dabeiweisen die koaxial zueinander angeordneten Behandlungswerkzeuge 3,4 jeweils in mehrerenringförmigen, zu ihrer Mitte konzentrischen Reihen 5 angeordnete Zähne 6 auf, zwischen denensich Zahnlücken 7 befinden, die von dem Faserstoff 1 radial nach außen durchströmt werden.

[0038] Zwischen den Zahnreihen 5 sind ringförmige Zwischenräume 8 vorhanden, die so ange¬ordnet sind, dass zumindest eine Zahnreihe 5 eines Behandlungswerkzeuges 3,4 in einenringförmigen Zwischenraum 8 des anderen, komplementären Behandlungswerkzeuges 4,3hineinreicht.

[0039] Entsprechend der Erfindung weisen alle Zahnlücken 7 Erhebungen 9 auf, die über denZahngrund 11 der Zähne 6 hinausreichen. Dabei haben die Erhebungen 9 und die Zähne 6, wiein Figur 2 zu sehen, einen ähnlichen, etwa pyramidenstumpfförmigen Querschnitt in radialerRichtung 18. Durch die Behinderung der Durchströmung der Zahnlücken 7 wird die Behandlungdes Faserstoffs 1 intensiviert.

[0040] Hierbei sind auch die Winkel zwischen den in und entgegen der Radialrichtung 18 wei¬senden Flanken der Zähne 6 und der Erhebungen 9 bezüglich des Zahngrunds 11 gleichgroß.

[0041] Zur Minimierung des Verschleißes sind die Köpfe 19,21 der Zähne 6 und der Erhebun¬gen 9 eben. Dabei hat der Zahnkopf 19 eine Höhe zwischen 10 und 20 mm über dem Zahn¬grund 11.

[0042] Die Breite der Zähne 6 und der Erhebungen 9 in Umfangsrichtung 16 ist etwa gleich undliegt zwischen 2 und 5 mm.

[0043] Um die Durchströmung des Spaltes zu verbessern und zusätzliche Arbeitskanten füreine effiziente Behandlung des Faserstoffs 1 zu bilden, können die Zähne 6 und/oder die Erhe¬bungen 9, wie in Figur 3 dargestellt, Nuten 20 vorzugsweise mit einer Richtungskomponente inradialer Richtung 18 besitzen.

[0044] Diese Nuten 20 können sich über den gesamten Zahn 6 bzw. die gesamte Erhebung 9oder nur einen Teil davon erstrecken. Dabei kann die teilweise Erstreckung beispielsweiseausschließlich über den Kopf 19,21 oder ausschließlich über eine Flanke erfolgen.

[0045] Des Weiteren sind bei allen Zähnen 6 des rotierenden Behandlungswerkzeugs 4 gemäßden Figuren 3 und 4 jeweils die beiden gegenüberliegenden, in Umfangsrichtung 16 weisendenZahnflanken 12 mit einem Winkel 17 zwischen 5 und 15°zur Radialen 14 geneigt.

[0046] Um hierdurch die Förderung des Faserstoffs 1 radial nach außen zu unterstützen, erfolgtdie Neigung der Zahnflanken 12 in radialer Richtung 18 entgegen der Rotationsrichtung 10.

[0047] Die in Umfangsrichtung 16 weisenden Zahnflanken 12 des feststehenden Behand¬lungswerkzeuges 3 verlaufen annähernd in radialer Richtung 18.

[0048] Zusätzlich wird die Förderung des Faserstoffs 1 zu den Zahnreihen 5 noch durch För-derelemente 13 des rotierenden Behandlungswerkzeugs 4 unterstützt.

[0049] Diese Förderelemente 13 befinden sich radial innerhalb der kleinsten Zahnreihe 5 undsind in Umfangsrichtung 16 verteilt angeordnet.

[0050] Gebildet werden die Förderelemente 13 von Erhebungen auf der Arbeitsseite des rotie¬renden Behandlungswerkzeugs 4, d.h. auf der dem Stator zugewandten Seite.

[0051] Diese Erhebungen können, wie in Figur 4 dargestellt, die Form von Flügeln oder Schau¬feln haben, die in Verbindung mit der Rotation des Behandlungswerkzeugs 4 die entsprechendeFörderwirkung zeigen.

Claims (14)

1. Ansprüche 1. Vorrichtung zur mechanischen Behandlung von hochkonsistentem Faserstoff (1) mit einemGehäuse (2), in welchem ein erstes Behandlungswerkzeug (3) und ein zweites Behand¬lungswerkzeug (4) angeordnet ist, wobei wenigstens ein Behandlungswerkzeug (3,4) ro¬tiert, die Behandlungswerkzeuge (3,4) jeweils eine rotationssymmetrische Form haben, ko¬axial zueinander angeordnet sind, jeweils in mehreren ringförmigen, zu ihrer Mitte konzent¬rischen Reihen (5) angeordnete Zähne (6) aufweisen, zwischen deren in Umfangsrichtung(16) weisenden Zahnflanken (12) sich Zahnlücken(7) befinden, die von dem Faserstoff (1)radial nach außen durchströmt werden, zumindest ein Teil der Zahnlücken (7) Erhebungen(9) besitzt, die über den Zahngrund (11) hinausreichen und zwischen den Zahnreihen (5)ringförmige Zwischenräume (8) vorhanden sind, die so angeordnet sind, dass zumindesteine Zahnreihe (5) eines Behandlungswerkzeuges (3,4) in einen ringförmigen Zwischen¬raum (8) des anderen, komplementären Behandlungswerkzeuges (4,3) hineinreicht,dadurch gekennzeichnet, dass zumindest bei einem Teil der Zähne (6) wenigstens einein Umfangsrichtung (16) weisende Zahnflanke (12) zur Radialen (14) des jeweiligen Be¬handlungswerkzeugs (3,4) geneigt ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest bei einem Teilder Zähne (6) jeweils zwei gegenüberliegende und in Umfangsrichtung weisende Zahn¬flanken (12) zur Radialen (14) des jeweiligen Behandlungswerkzeugs (3,4) geneigt sind.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel dergeneigten Zahnflanken (12) mit der Radialen (14) zwischen 2 und 30° liegt.
4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Win¬kel (17) der geneigten Zahnflanken (12) mit der Radialen (14) zwischen 5 und 15° liegt.
5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die ge¬neigten Zahnflanken (12) in radialer Richtung (18) entgegen der Rotationsrichtung (10) ge¬neigt sind.
6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass beideBehandlungswerkezuge (3,4) gegensinnig rotieren.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass nur ein Behandlungswerk¬zeug (3,4) geneigte Zahnflanken (12) aufweist.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass beide Behandlungswerk¬zeuge (3,4) geneigte Zahnflanken (12) aufweisen.
9. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Be¬handlungswerkzeug (3,4) feststeht.
10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das feststehende Behand¬lungswerkzeug (3,4) keine geneigten Zahnflanken (12) aufweist.
11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das feststehende Behand¬lungswerkzeug (3,4) geneigte Zahnflanken (12) aufweist, die in radialer Richtung (18) inRotationsrichtung (10) des rotierenden Behandlungswerkzeugs (3,4) geneigt sind.
12. 12. Vorrichtung zur mechanischen Behandlung von hochkonsistentem Faserstoff (1) mit einemGehäuse (2), in welchem ein erstes Behandlungswerkzeug (3) und ein zweites Behand¬lungswerkzeug (4) angeordnet ist, wobei wenigstens ein Behandlungswerkzeug (3,4) ro¬tiert, die Behandlungswerkzeuge (3,4) jeweils eine rotationssymmetrische Form haben, ko¬axial zueinander angeordnet sind, jeweils in mehreren ringförmigen, zu ihrer Mitte konzent¬rischen Reihen (5) angeordnete Zähne (6) aufweisen, zwischen deren in Umfangsrichtung(16) weisenden Zahnflanken (12) sich Zahnlücken (7) befinden, die von dem Faserstoff (1)radial nach außen durchströmt werden, zumindest ein Teil der Zahnlücken (7) Erhebungen(9) besitzt, die über den Zahngrund (11) hinausreichen und zwischen den Zahnreihen (5)ringförmige Zwischenräume (8) vorhanden sind, die so angeordnet sind, dass zumindest eine Zahnreihe (5) eines Behandlungswerkzeuges (3,4) in einen ringförmigen Zwischen¬raum (8) des anderen, komplementären Behandlungswerkzeuges (4,3) hineinreicht, insbe¬sondere nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstensein Behandlungswerkzeug (3,4) radial innerhalb der Zahnreihen (5) mehrere, die Förde¬rung des Faserstoffs (1) radial nach außen unterstützende Förderelemente (13) besitzt.
13. 13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass beide Behandlungswerk¬zeuge (3,4) Förderelemente (13) besitzen.
14. 14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderele¬mente (13) als Erhebungen des Behandlungswerkzeugs (3,4) insbesondere in Form vonSchaufeln oder Flügeln ausgebildet sind. Hierzu 2 Blatt Zeichnungen