DE102009047631A1

DE102009047631A1 - Disperger II

Info

Publication number: DE102009047631A1
Application number: DE102009047631A
Authority: DE
Inventors: Oliver Lüdkte; Roland Rauch; Werner Brettschneider
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2009-12-08
Filing date: 2009-12-08
Publication date: 2011-06-09

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Dispergiervorrichtung zum Dispergieren von Faserstoff (1) mit einem Gehäuse (2), in welchem ein erstes Behandlungswerkzeug (3) und ein zweites Behandlungswerkzeug (4) angeordnet ist, wobei die Behandlungswerkzeuge (3, 4) jeweils eine rotationssymmetrische Form haben, koaxial zueinander angeordnet sind, jeweils in mehreren ringförmigen, zu ihrer Mitte konzentrischen Reihen (5) angeordnete Zähne (6) aufweisen, zwischen denen sich Zahnlücken befinden, die von dem Faserstoff (1) radial durchströmt werden, zwischen den Zahnreihen (5) ringförmige Zwischenräume vorhanden sind, die so angeordnet sind, dass zumindest eine Zahnreihe (5) eines Behandlungswerkzeuges (3, 4) in einen ringförmigen Zwischenraum des anderen, komplementären Behandlungswerkzeuges (4, 3) hineinreicht.
Dabei soll die Dispergierung dadurch verbessert werden, dass zumindest einige Zähne (6) wenigstens eines Behandlungswerkzeuges (3, 4) mindestens eine radial verlaufende Nut (9) besitzen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Dispergiervorrichtung zum Dispergieren von Faserstoff mit einem Gehäuse, in welchem ein erstes Behandlungswerkzeug und ein zweites Behandlungswerkzeug 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 dem Faserstoff radial durchströmt werden und 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.
Vorrichtungen der o. g. Art werden z. B. zur Qualitätsverbesserung von Faserstoff eingesetzt, der aus Altpapier gewonnen wurde. Es ist bekannt, dass Papierfaserstoff durch Dispergieren homogenisiert und dadurch wesentlich verbessert werden kann. Dabei wird in vielen Fällen ein Faserstoff verwendet, der einen Trockengehalt zwischen 15 und 35% aufweist und auf eine Temperatur gebracht worden ist, die weit über der Umgebungstemperatur liegt. Sinnvoll ist es, die Aufheizung dann vorzunehmen, wenn der Faserstoff bereits seine zur Dispergierung erforderliche Konsistenz hat.
Dabei kann jedoch oft das Ergebnis der Dispergierung noch nicht befriedigen. Außerdem verschleißen die Behandlungswerkzeuge relativ schnell.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher die Dispergierung bei möglichst geringem Verschleiß der Behandlungswerkzeuge zu verbessern.
Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe dadurch gelöst, dass zumindest einige Zähne wenigstens eines Behandlungswerkzeuges mindestens eine radial verlaufende Nut besitzen.
Als radial verlaufend werden dabei Nuten verstanden, die zumindest mit einer Richtungskomponente senkrecht zur Umfangsrichtung des Behandlungswerkzeuges verlaufen.
Die Faserstoffsuspension durchströmt den Spalt zwischen den Behandlungswerkzeugen in der Regel von innen nach außen. Während sich die Behandlungswerkzeuge relativ zueinander bewegen, bilden die radial verlaufenden Nuten zusätzliche Arbeitskanten, was die Dispergierung, insbesondere die Schmutzpunktzerkleinerung, die Druckfarbenablösung sowie die Stickyzerkleinerung verbessert.
Auf diese Weise lässt sich der Energiebedarf sowie der Verschleiß erheblich reduzieren.
Um diese Wirkung möglichst umfassend zu erhalten, sollte der überwiegende Teil, vorzugsweise alle Zähne zumindest einer Zahnreihe, vorzugsweise eines Behandlungswerkzeuges und insbesondere alle Zähne des Dispergers wenigstens eine radial verlaufende Nut besitzen.
In vielen Fällen genügt es hierzu, wenn ein Teil der Zähne, vorzugsweise alle Zähne nur eine radial verlaufende Nut besitzen.
Allerdings kann es bei hohen Anforderungen von Vorteil sein, wenn ein Teil der Zähne, vorzugsweise alle Zähne mehrere radial verlaufende Nuten besitzen.
Dabei kann diese Radialnut auf dem Zahnkopf verlaufen oder sich an einer, vorzugsweise einer radial inneren oder äußeren Zahnflanke befinden.
Falls die Zahnflanken eine Radialnut haben, so ist es dabei von Vorteil, wenn die radial innere und äußere Zahnflanke eines Zahnes und/oder die gegenüberliegenden Zahnflanken benachbarter Zahnreihen wenigstens eine radial verlaufende Nut besitzen.
Entsprechend den Anforderungen kann es vorteilhaft sein, wenn die radial verlaufende Nut mehrerer, vorzugsweise aller Zahnflanken vom Zahngrund bis zum Zahnkopf verläuft oder aber sich nur über einen Teil der Strecke zwischen Zahngrund und Zahnkopf erstreckt.
Meist genügt es dabei, wenn mehrere, vorzugsweise alle Zahnflanken nur jeweils eine radial verlaufende Nut besitzen.
Zur Maximierung der Anzahl zusätzlicher Arbeitskanten kann es aber von Vorteil sein, wenn mehrere, vorzugsweise alle Zahnflanken jeweils mehrere radial verlaufende Nuten besitzen.
Sofern die Zähne in Umfangsrichtung breit genug sind, können mehrere radiale Nuten in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet werden.
Es kann dabei allerdings auch vorteilhaft sein, wenn die radial verlaufenden Nuten einer Zahnflanke radial hintereinander und/oder radial versetzt zueinander angeordnet sind.
Im Interesse einer gleichmäßigen Wirkung der Nuten sollten mehrere, vorzugsweise alle radial verlaufenden Nuten in radialer Richtung die gleiche Tiefe aufweisen.
Jedoch kann es insbesondere bei der Herstellung oder bestimmten Konstruktionen des Behandlungswerkzeuges von Vorteil sein, wenn sich die Tiefe mehrerer, vorzugsweise aller radial verlaufenden Nuten in radialer Richtung ändert.
Da die meisten Behandlungswerkzeuge gegossen werden, ist es vorteilhaft, wenn der radiale Querschnitt der Zähne pyramidenstumpfförmig ausgebildet ist.
Dies wiederum erlaubt es zur Vereinfachung der Herstellung der Nuten, dass die Tiefe der radial verlaufenden Nuten in Richtung Zahngrund zunimmt, wobei der Nutgrund vorzugsweise annähernd senkrecht zur radialen Richtung verläuft.
Zur Verlängerung der Betriebszeit ist es außerdem von Vorteil, wenn einige Zähne, vorzugsweise die Mehrheit der Zähne und insbesondere alle Zähne wenigstens einer Zahnreihe, vorzugsweise wenigstens eines Behandlungswerkzeuges und insbesondere alle Zähne des Dispergers zumindest eine in Umfangsrichtung verlaufende Nut besitzen.
Entsprechend den Anforderungen kann es dabei genügen, wenn ein Teil der Zähne, vorzugsweise alle Zähne nur eine in Umfangsrichtung verlaufende Nut besitzen. Es kann jedoch auch erforderlich sein, dass ein Teil der Zähne, vorzugsweise alle Zähne mehrere in Umfangsrichtung verlaufende Nuten besitzen.
Dabei kann sich die in Umfangsrichtung verlaufende Nut auf dem Zahnkopf und/oder an einer radial inneren oder äußeren Zahnflanke befinden.
Auch hierbei kann es von Vorteil sein, wenn die radial innere und äußere Zahnflanke eines Zahnes oder die gegenüberliegenden Zahnflanken benachbarter Zahnreihen wenigstens eine in Umfangsrichtung verlaufende Nut besitzen.
Damit der Faserstoff in Umfangsrichtung nicht zu stark beschleunigt wird, sollten die radial verlaufenden Nuten nicht tiefer als die in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten sein.
In Abhängigkeit von den Anforderungen sowie der Beschaffenheit der Faserstoffsuspension können beide Behandlungswerkzeuge von gegensinnig angetriebenen Rotoren gebildet werden. Meist jedoch wird ein Behandlungswerkzeug von einem antreibbaren Rotor und das zweite Behandlungswerkzeug von einem feststehenden Stator gebildet.
Nachfolgend soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der beigefügten Zeichnung zeigt:
1: einen schematischen Querschnitt durch eine Dispergiervorrichtung;
2: eine Draufsicht auf ein Behandlungswerkzeug 3;
3: einen Zahnquerschnitt in radialer Richtung;
4a und b: eine Draufsicht auf und einen Querschnitt durch einen anderen Zahn 6 und
5a bis c: unterschiedliche Zahnflanken 11 mit Radialnuten 9.
Der hochkonsistente Papierfaserstoff 1 wird gemäß 1 direkt in den zentralen Bereich der Dispergergarnitur, welche von den beiden Behandlungswerkzeugen 3, 4 gebildet wird, gedrückt.
Während ein Behandlungswerkzeug 3 feststehend und damit als Stator ausgebildet ist, ist das andere Behandlungswerkzeug 4 rotierbar im Gehäuse 2 des Dispergers gelagert.
Die Dispergergarnitur mit dem Stator und dem Rotor wird also radial innen beschickt. Bekanntlich wird Dispergierung dadurch bewirkt, dass Zähne 6 mit relativ hoher Geschwindigkeit relativ dicht aneinander vorbeibewegt werden und der sich dazwischen befindliche Faserstoff 1 starken Scherkräften unterworfen wird.
Hierzu kann der Faserstoff 1 über Heizdampf vorher aufgeheizt werden. Nach der Dispergierung fällt der dispergierte Faserstoff 1 nach unten durch den Auslass 12 heraus.
Wenn die axiale Position von Stator und Rotor relativ zueinander geändert wird, ändert sich dadurch auch der Spalt zwischen ihnen, wodurch sich in an sich bekannter Weise die Leistung des Dispergers steuern lässt.
Die Behandlungswerkzeuge 3, 4 haben jeweils eine rotationssymmetrische Form. Dabei weisen die koaxial zueinander angeordneten Behandlungswerkzeuge 3, 4 jeweils in mehreren ringförmigen, zu ihrer Mitte konzentrischen Reihen 5 angeordnete Zähne 6 auf, zwischen denen sich Zahnlücken befinden, die von dem Faserstoff 1 radial nach außen durchströmt werden.
Zwischen den Zahnreihen 5 sind ringförmige Zwischenräume vorhanden, die so angeordnet sind, dass zumindest eine Zahnreihe 5 eines Behandlungswerkzeuges 3, 4 in einen ringförmigen Zwischenraum des anderen, komplementären Behandlungswerkzeuges 4, 3 hineinreicht.
Wie in den 2 bis 5 dargestellt, besitzen die pyramidenstumpfförmigen Zähne 6 radial und teilweise auch in Umfangsrichtung 7 verlaufende Nuten 8, 9. Diese Nuten 8, 9 bilden zusätzliche Arbeitskanten, was die Dispergierung verbessert.
Gemäß 2, können dabei alle oder beispielsweise nur jede zweite radial innen oder außen liegende Zahnflanke 11 ein oder mehrere in Umfangsrichtung 7 verlaufende Nuten 8 aufweisen. Die Umfangsnut 8 kann sich auch auf dem Zahnkopf 10 befinden. Daneben haben die Zähne 6 außerdem jeweils eine mittig in den radial innen und außen liegenden Zahnflanken 11 der Zahnreihen 5 jeweils eine vom Zahngrund zum Zahnkopf 10 radial verlaufende Nut 9.
Beim dem in 4 gezeigten Zahn 6 verändert sich die Tiefe der Radialnut 9 in Längsrichtung. Wegen des pyramidenstumpfförmigen Querschnitt der Zähne 6 kann dies einfach dadurch erreicht werden, dass der Nutgrund 13 etwa senkrecht zum Zahngrund 14 verläuft, so dass sich die Tiefe zum Zahngrund 14 hin kontinuierlich vergrößert. Auf diese Weise vereinfacht sich das Gießen des Behandlungswerkzeuges 3, 4 erheblich.
Im Unterschied hierzu zeigen die 5a bis c verschiedene Anordnungsformen von Radialnuten 9.
In 5a verlaufen zwei Radialnuten 9 parallel vom Zahngrund 14 bis zum Zahnkopf 10.
Bei dem Zahn 6 gemäß 5b sind zwei kurze Radialnuten 9 in Radialrichtung hintereinander angeordnet, wobei zwischen den Radialnuten 9 eine in Umfangsrichtung 7 verlaufende Nut 8 vorhanden ist.
Auch der Zahn 6 in 5c besitzt mehrere kurze Radialnuten 9. Jedoch sind diese parallel und in Radialrichtung versetzt zueinander anordnet.

Claims

Dispergiervorrichtung zum Dispergieren von Faserstoff (1) mit einem Gehäuse (2), in welchem ein erstes Behandlungswerkzeug (3) und ein zweites Behandlungswerkzeug (4) angeordnet ist, wobei die Behandlungswerkzeuge (3, 4) jeweils eine rotationssymmetrische Form haben, koaxial zueinander angeordnet sind, jeweils in mehreren ringförmigen, zu ihrer Mitte konzentrischen Reihen (5) angeordnete Zähne (6) aufweisen, zwischen denen sich Zahnlücken befinden, die von dem Faserstoff (1) radial durchströmt werden und zwischen den Zahnreihen (5) ringförmige Zwischenräume vorhanden sind, die so angeordnet sind, dass zumindest eine Zahnreihe (5) eines Behandlungswerkzeuges (3, 4) in einen ringförmigen Zwischenraum des anderen, komplementären Behandlungswerkzeuges (4, 3) hineinreicht, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige Zähne (6) wenigstens eines Behandlungswerkzeuges (3, 4) mindestens eine radial verlaufende Nut (9) besitzen.
Dispergiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der überwiegende Teil, vorzugsweise alle Zähne (6) zumindest einer Zahnreihe (5) wenigstens eine radial verlaufende Nut (9) besitzen.
Dispergiervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der überwiegende Teil der Zähne (6), vorzugsweise alle Zähne (6) zumindest eines Behandlungswerkzeuges (3, 4) wenigstens eine radial verlaufende Nut (9) besitzen.
Dispergiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der überwiegende Teil der Zähne (6), vorzugsweise alle Zähne (6) wenigstens eine radial verlaufende Nut (9) besitzen.
Dispergiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Zähne (6), vorzugsweise alle Zähne (6) nur eine radial verlaufende Nut (9) besitzen.
Dispergiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Zähne (6), vorzugsweise alle Zähne (6) mehrere radial verlaufende Nuten (9) besitzen.
Dispergiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die radial verlaufende Nut (9) auf dem Zahnkopf (10) befindet.
Dispergiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die radial verlaufende Nut (9) an einer, vorzugsweise einer radial inneren oder äußeren Zahnflanke (11) befindet.
Dispergiervorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die radial innere und äußere Zahnflanke (11) eines Zahnes (6) wenigstens eine radial verlaufende Nut (9) besitzen.
Dispergiervorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die gegenüberliegenden Zahnflanken (11) benachbarter Zahnreihen (5) wenigstens eine radial verlaufende Nut (9) besitzen.
Dispergiervorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die radial verlaufende Nut (9) mehrerer, vorzugsweise aller Zahnflanken (11) vom Zahngrund (14) bis zum Zahnkopf (10) verläuft.
Dispergiervorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die radial verlaufende Nut (9) mehrerer, vorzugsweise aller Zahnflanken (11) sich nur über einen Teil der Strecke zwischen Zahngrund (14) und Zahnkopf (10) erstreckt.
Dispergiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere, vorzugsweise alle Zahnflanken (11) nur jeweils eine radial verlaufende Nut (9) besitzen.
Dispergiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere, vorzugsweise alle Zahnflanken (11) jeweils mehrere radial verlaufende Nuten (9) besitzen.
Dispergiervorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die radial verlaufenden Nuten (9) einer Zahnflanke (11) radial hintereinander angeordnet sind.
Dispergiervorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die radial verlaufenden Nuten (9) einer Zahnflanke (11) radial versetzt zueinander angeordnet sind.
Dispergiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere, vorzugsweise alle radial verlaufenden Nuten (9) in radialer Richtung die gleiche Tiefe aufweisen.
Dispergiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Tiefe mehrerer, vorzugsweise aller radial verlaufenden Nuten (9) in radialer Richtung ändert.
Dispergiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der radiale Querschnitt der Zähne (6) pyramidenstumpfförmig ausgebildet ist.
Dispergiervorrichtung nach Anspruch 18 und 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe der radial verlaufenden Nuten (9) in Richtung Zahngrund zunimmt.
Dispergiervorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Nutgrund annähernd senkrecht zur radialen Richtung verläuft.
Dispergiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einige Zähne (6), vorzugsweise die Mehrheit der Zähne (6) und insbesondere alle Zähne (6) wenigstens einer Zahnreihe (5) zumindest eine in Umfangsrichtung (7) verlaufende Nut (8) besitzen.
Dispergiervorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Zähne (6), vorzugsweise alle Zähne (6) nur eine in Umfangsrichtung (7) verlaufende Nut (8) besitzen.
Dispergiervorrichtung nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Zähne (6), vorzugsweise alle Zähne (6) mehrere in Umfangsrichtung (7) verlaufende Nuten (8) besitzen.
Dispergiervorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass sich die in Umfangsrichtung (7) verlaufende Nut (8) auf dem Zahnkopf (10) befindet.
Dispergiervorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass sich die in Umfangsrichtung (7) verlaufende Nut (8) an einer radial inneren oder äußeren Zahnflanke (11) befindet.
Dispergiervorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die radial verlaufenden Nuten (9) nicht tiefer als die in Umfangsrichtung (7) verlaufenden Nuten (8) sind.
Dispergiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beide Behandlungswerkzeuge (3, 4) von gegensinnig angetriebenen Rotoren gebildet werden.
Dispergiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass ein Behandlungswerkzeug (4) von einem antreibbaren Rotor und das zweite Behandlungswerkzeug (3) von einem feststehenden Stator gebildet wird.