DE68901813T2

DE68901813T2 - Breimaschine fuer die papierherstellung.

Info

Publication number: DE68901813T2
Application number: DE8989401001T
Authority: DE
Inventors: Jean-Pierre Lamort
Original assignee: E&M Lamort Fils SA
Current assignee: Kadant Lamort SAS
Priority date: 1988-04-18
Filing date: 1989-04-12
Publication date: 1993-02-04
Anticipated expiration: 2009-04-13
Also published as: ES2032122T3; EP0343023A1; JPH0247380A; FI87808B; US4938423A; FI87808C; FI891821L; DE68901813D1; FR2630139A1; EP0343023B1; FI891821A0

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Auflösen von Papierbrei und insbesondere auf einen Stofflöser für Papierbrei.
Die Aufiösung des Papiers besteht in der Überführung des Papiers vom trockenen und festen Zustand in den breiartigen Zustand im Beisein von Wasser.
Üblicherweise werden zwei Techniken eingesetzt die Technik der zerreissenden Stofflöser und die der zerfasernden Stofflöser.
Die zerreissenden Stofflöser weisen einen Rotor am Boden eines Bottichs sowie Schneidmesser auf, die entweder an den Boden- und Seitenwänden oder am Rotor selbst angeordnet sind, wobei diese Anordnungen untereinander kombiniert werden, um die beste Effektivität zu erzielen. Bei dieser Technik werden das Papier ebenso wie die Fremdkörper, die in den folgenden Behandlungsstufen zur Reinigung des Breis beseitigt werden müssen, in kleine Teile zerschnitten.
Die zerfasernden Stofflöser, besser bekannt unter der Bezeichnung "Schraubenpulpierer", weisen im allgemeinen einen vertikalen, am Boden des Bottichs angeordneten Rotor auf, der von einer Förderschraube gebildet wird, die in einer Zentrifugalturbine endet, welche das Papier in eine starke Bewegung versetzt, und dieses Papier löst sich durch Reibung von Fasern gegen Fasern auf.
Ein solcher Stofflöser ist in dem Patent FR-A 2 544 756 der Anmelderin beschrieben.
Bei dieser Technik wird das Papier nicht zerschnitten und die Verunreinigungen bleiben ganz, wodurch z.B. Plastikfolien in der Breimasse belassen werden. Diese Verunreinigungen werden in angeschlossenen, in den Patenten FR-A 2 461 681 und FR-A 2 543 183 beschriebenen Vorrichtungen aussortiert.
Diese Technik liefert gute Ergebnisse und insbesondere ermöglicht der in der erwähnten Patentschrift beschriebene Stofflöser das Auflösen eines Papiergemisches mit einer Dichte von 15 bis 20 % Trockenstoff.
Es ist allerdings praktisch unmöglich, die Dichte zu steigern, d.h. mehr Papier auf einmal aufzubereiten, denn, wenn man eine größere Papiermenge (bei gleicher Wassermenge) hinzugibt, erweist es sich als notwendig, die Leistung des Motors zu erhöhen, um das Verstopfen zu vermeiden und um die Masse in einer vergleichbaren Zeit aufzubereiten, oder, falls keine Verstopfung auftritt, muß man die Aufbereitungszeit erheblich vergrößern, so daß der Gewinn, falls überhaupt vorhanden, letztlich unerheblich ist.
Andererseits dreht der Rotor leer, wenn das Material längs der Wand hochsteigt, ohne in die Mitte zurückzufallen; und wenn es sich von der Wand löst, ruft es Stöße hervor, die den Motor beschädigen.
Als Folge hiervon, wie auch aus wirtschaftlichen Gründen und wegen Funktionsschwierigkeiten kann man die Dichte von 20 % Trockenstoff nicht überschreiten.
In dem Patent US-A 3 506 202 wird ein Zerreiß-Stofflöser beschrieben, bei dem die Innenfläche des Bottichs mit Elementen versehen ist, die so eingerichtet sind, daß sie den Brei anheben und so seine Rückkehr zur Bottichmitte beschleunigen.
Das europäische Patent Nr. EP-A 0 122 991 beschreibt eine Lösung für dieses Problem: man teilt die Materialwand, die dazu neigt längs der Wand des Stofflösers hochzusteigen, und leitet das Material zur Mitte des Behälters zurück. Die Mittel, welche die Materialwand ablenken und teilen, werden aus drei Ablenkeinrichtungen oder Klötzen 100 in Pyramidenform gebildet, die auf der Wand des Stofflösers angeordnet sind. Jeder Kotz weist vier allgemein dreieckförmige Flächen auf, wobei die beiden unteren Flächen Ablenkeinrichtungen ausbilden. Die Pyramiden sind symmetrisch und so angeordnet, daß die unteren Flächen symmetrisch nach unten unter einem gleichen Winkel geneigt sind, die eine nach links, die andere nach rechts, so daß die Materialwand sich beim Hochsteigen längs der Wand an diesen beiden Flächen in zwei Teile aufteilt.
Auch wenn diese Vorrichtung verhindert, daß das Material an der Wand des Stofflösers hängenbleibt und der Rotor leer dreht, weist sie dennoch den Nachteil auf, daß sie nicht das gesamte Material gleichmäßig durchrührt. Dadurch, daß die Strömung in drei Strömungsbündel 101 geteilt wird, bleibt in der Tat der Teil 102 des Materials, der nicht abgelenkt wird, an der Wand hängen, während der Rest rückgeführt wird, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Das in diesen weniger bewegten Bereichen vorhandene Material ist daher weniger gut aufbereitet als das übrige, was ein ungleichmäßiges Ergebnis bei der Auflösung ergibt.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist eine Verbesserung bei Stoffauflösern, seien diese als Schraubenpulpierer ausgeführt oder nicht, derart, daß durch Zwangsnückführung des Breis das Aufbereiten einer viel dichteren Papiermasse mit bis zu 25 % an Trockenstoff möglich ist, was einer Steigerung von 25 % der derzeitigen Leistungen entspricht.
Gegenstand der Erfindung ist eine verbesserte Vorrichtung zur Zwangsrückführung von Material hoher Konzentration, das in einem zerfasernden Stofflöser enthalten ist. Noch genauer ist der Gegenstand der Erfindung ein Stofflöser für Papierbrei mit einem zylindrischen Bottich, der an seinem oberen Teil offen ist, und mit einem Rotor am Boden, auf den eine vertikale Welle aufgesetzt ist, die sich längs der zentralen Drehachse des Bottichs in dessen Innerem erstreckt, wobei die Seitenwand des Bottichs eine Einrichtung zur Rückführung des Breis aufweist, wobei dieser Stofflöser dadurch gekennzeichnet ist. daß die Einrichtung zur Rückführung wenigstens ein Flächenelement umfaßt, das im wesentlichen kreisförmig längs der Wand des Stofflösers verläuft und sich von der Wand zum Inneren des Bottichs hin und zur oberen Öffnung des Stofflösers über eine konstante Strecke so erstreckt, daß es einen Rand konstanter Breite ausbildet, der eine schräge Ebene festlegt, deren Unterseite so nach unten gerichtet ist, daß der auf diese Kraft auftreffende Brei in Richtung auf das Innere des Bottichs umgelenkt wird.
Die Erfindung ist noch aufgrund folgender Merkmale beachtenswert:
- das Flächenelement ist ein kreisförmig geschlossener Kranz, der einen Kegelstumpf ausbildet, der von der Wand zur Achse des Bottichs hin verläuft und relativ zur Wand derart geneigt ist, daß er einen Kegelstumpf ausbildet, dessen Spitze sich auf der Seite der oberen Öffnung des Stofflösers befindet;
- die Einrichtung zur Rückführung weist wenigstens ein Flächenelement auf, das schraubenförmig längs der Wand des Stofflösers über höchstens 360º verläuft;
- die Einrichtung zur Rückführung weist eine Mehrzahl von Flächenelementen auf, die schraubenförmig längs der Wand des Stofflösers vedaufen, wobei die Elemente kranzförmig um die Achse des Stofflösers herum angeordnet sind und relativ zum Rotor feststehende Schaufen ausbilden;
- die Flächenelemente sind kreisförmig verlaufend in Abständen, jedoch ohne einen Zwischenraum, derart angeordnet, daß ihre vertikale Projektion einen über 360º laufenden Kranz ausbildet;
- die Flächenelemente verlaufen so, daß sie einander teilweise überdecken;
- der Neigungswinkel des Flächenelementes relativ zur vertikalen Wand des Stofflösers liegt im Bereich von 10º bis 60º und bevorzugt in der Größenordnung von 35º bis 45º;
- der Neigungswinkel der Schraubenlängsachse relativ zu der Ebene, die auf der Achse des Stofflösers senkrecht steht, liegt ungefähr im Bereich von 10º bis 30º, bevorzugt in der Größenordnung von 15º.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird in den beiliegenden Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zur Zwangsrückführung von Material dargestellt, wobei
Fig. 1 eine Unteransicht eines in Betrieb befindlichen, mit einer bekannten Einrichtung versehenen Stofflösers zeigt;
Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch einen Stofflöser, der mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Zwangsrückführung entsprechend einer ersten Ausführungsform versehen ist, darstellt;
Fig. 3 einen Vertikalschnitt durch den Stofflöser aus Fig. 2. der mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform ausgestattet ist, illustriert;
Fig. 4 eine Perspektivansicht eines Elementes der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Zwangsrückführung wiedergibt;
Fig. 5 eine schematische Unteransicht eines in Betrieb befindlichen, mit einer der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß der Variante aus Fig. 3 versehenen Stofflösers zeigt.
Der in der Zeichnung dargestellte Stofflöser ist von der Art eines Schraubenpulpierers, wie er in dem Patent FR-A 2 544 756 beschrieben ist. Die Erfindung ist aber nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern auf jeden Stofflösertyp anwendbar.
Der Stofflöser weist einen zylindrischen, an seinem oberen Teil offenen Bottich 1 mit einer zentralen Drehachse 2 auf, der an seinem Boden mit einem Rotor 3 versehen ist, der wiederum eine Welle 4 tragt, die längs der Achse 2 des Stofflösers zur oberen Öffnung hin verläuft.
Im Beispiel trägt die Welle 4 schraubenförmige Scheiben 5, die bei einer Drehung des Rotors dem suspendierten Material 6 eine vertikale Bewegung von oben nach unten aufprägten, wobei das Material am unteren Ende der Welle zur Seitenwand hin geschleudert wird und dann längs der Wand wieder nach oben steigt.
An der Wand 9 ist eine Einrichtung 7 zur Zwangsrückführung angeordnet, die dazu bestimmt ist, den längs der Wand aufsteigenden Materialfluß abzulenken und ihn in Richtung auf das obere Ende der Welle 4 hin zu leiten.
Erfindungsgemäß weist diese Vorrichtung zur Zwangsrückführung wenigstens ein Flächenelement 8, 21 auf, das im wesentlichen kreisförmig längs der Wand 9 des Stofflösers verläuft und sich von der Wand 9 zum Inneren des Bottichs 1 und zur oberen Öffnung 20 des Stofflösers über eine konstante Strecke 12, 22 so erstreckt daß es einen Rand konstanter Breite 12 ausbildet, wobei eine der Seiten 8a, 24 des Elements zum unteren Teil des Bottichs hin so gerichtet ist, daß das gesamte auf diese Seite 8a, 24 auftreffende Material 6 in Richtung auf das Innere des Bottichs umgelenkt und hinuntergedrückt wird.
In einer ersten, in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform umfaßt die Einrichtung 7 zur Zwangsrückführung einen kreisförmig geschlossenen, d.h. einen Ring ausbildenden, Kranz 8; dieser erstreckt sich von der Wand 9 zur Achse 2 des Bottichs und schließt dabei einen Winkel 10 mit der Wand 9 des Bottichs ein; die durch diesen geneigten Kranz 8 geformte Fläche bildet einen Kegelstumpf aus, dessen Spitze sich auf der Seite der oberen Öffnung 20 des Bottichs 1 befindet.
Die Einrichtung zur Rückführung nach dieser Ausführungsform der Fig. 2 besteht aus einem Winkelprofil mit zwei Schenkeln 8a, 11, die zwischen sich einen rechten Winkel ausbilden. Dieses Winkelprofil ist kreisförmig mit demselben Außendurchmesser wie der Innendurchmesser des Bottichs gekrümmt und die Enden der zwei Schenkel des Winkelprofils sind in beliebiger, bekannter Weise, z.B. durch Schweißen, an der Seitenwand 9 befestigt. Bei dieser Variante erfüllt der Schenke 8a die Funktion eines Ablenkkranzes.
Der Kranz ist senkrecht zur Achse 2 des Boftichs montiert: der Abstand des Endes der Welle 4 zum unteren Ende des Kranzes (oder zum oberen Ende) ist konstant.
Die Breite 12 des Kranzes liegt im Bereich von 100 bis 500 Millimetern.
Der Abstand 13 zwischen dem oberen Ende der Welle 4 und der Ebene 14, die durch den Kreis des oberen Endes des Kranzes 8 festgelegt ist, variiert zwischen 0 und 500 Millimetern.
Diese Einrichtung zur Rückführung ermöglicht das Erreichen homogener Konzentrationen von 20 % Gehalt an Trockenstoff und mehr:
- das gesamte Material wird rückgeführt: es gibt aufgrund des isotropen Charakters der Einrichtung keine neutrale Zone, wo der Brei bewegungslos verbleibt:
- es ist möglich, bei gleicher Wassermenge bis zu 25 % Papier mehr zuzuführen.
Und diese Konzentrationserhöhung läßt sich ohne Folgerung auf die verbrauchte Leistung, d.h. bei konstanter Leistung, erreichen.
Dennoch wird bei dieser Ausführungsvariante die Bildung eines Gewölbes oberhalb des Rotors festgestellt, wenn das Material, abgelenkt durch den Kranz, zur zentralen Achse 2 hinfließt. Infolge der erhöhten Dichte des Breis verbleibt dieses Gewölbe bewegungslos oberhalb des Rotors, ohne in den Stofflöser zurückzufallen, wodurch der Rotor frei wird und leer dreht.
Um diesem Nachteil abzuhelfen, beseitigt man die Gewölbebildung durch Aufteilen des Kranzes 8 in Teilabschnitte. Darüber hinaus wird jeder Teilabschnitt des Kranzes oder jedes Element 21 nach oben im Drehsinn des Rotors geneigt.
Fig. 3 zeigt diese zweite Ausführungsform. Die Einrichtung zur Zwangsrückführung umfaßt wenigstens ein Flächenelement 21, das schraubenförmig längs der Wand 9 des Stofflösers verläuft.
Erfindungsgemäß kann dort auch nur ein Element 21 vorhanden sein, z.B. kann der Kranz 8 geteilt und schraubenförmig gekrümmt sein, wobei die Enden dann nicht mehr aneinanderstoßen. In diesem Fall erstreckt sich das Element höchstens über 360º. Diese Variante hebt die Gleichmäßigkeit der Ablenkung auf und reicht aus, um die Gewölbebildung zu vermeiden.
Gleichermaßen können auf der Wand auch eine Mehrzahl von Flächenelementen 21 angeordnet werden. Diese Elemente sind kreisförmig als Kranz um die Achse 2 in Abständen angeordnet, wie feststehende Schaufeln, vor denen der Rotor 4 dreht.
Die Elemente sind aus einem Metallband konstanter Breite 22 gebildet, das sich erfindungsgemäß von der Wand zur oberen Öffnung 20 hin erstreckt und dabei einerseits einen Winkel 10 mit der Vertikalen und andererseits einen Winkel 23 mit der Horizontalen einschließt. Dieses Flächenelement erstreckt sich längs der zylindrischen Wand des Stofflösers und bildet dabei eine schraubenförmige Ablenkungsfläche aus, deren eine Seite 24 zum unteren Teil des Bottichs gerichtet ist. Der auf dieses Flächenelement auftreffende Brei wird abgelenkt und in den Bottich hinein um geleitet, aber in eine Richtung, die zwischen der Achse 2 und der Wand liegt, wie in Fig. 5 gezeigt.
Die Flächenelemente werden entweder aus einem Winkelstahl oder aus einem profilierten Metallband hergestellt. Die Enden jedes Elementes 25 werden durch ein entsprechendes dreieckiges Metallelement abgedichtet.
Die Anzahl der Elemente 21 und deren Länge sind variabel: sie können hintereinander angeordnet sein und dabei zwischen sich eine Lücke lassen (wie in Fig. 3 dargestellt) oder sich teilweise überdecken (Fig. 4) derart, daß eine Rückführung des gesamten Materials gewährleistet ist.
Der Neigungswinkel 10 des Flächenelementes 21 wie der des Kranzes 8 relativ zur Wand 9 liegt im Bereich von 10º bis 60º und bevorzugt in einer Größenordnung von 35º bis 45º.
Der Neigungswinkel 23 der Längsrichtung der Schraube relativ zu der Ebene, die senkrecht zur Achse des Stofflösers steht, d.h. allgemein relativ zur Horizontalen, liegt etwa im Bereich von 10º bis 30º und bevorzugt in einer Größenordnung von 15º.
Diese Variante liefert im Betrieb das in Fig. 5 dargestellte Ergebnis. Der Brei trifft beim Aufsteigen auf die Flächenelemente 21; jedes von ihnen leitet den zu ihm gelangenden Brei um und lenkt ihn in den Stofflöser, wobei es ihn aber relativ zur Mitte versetzt. Jeder so gebildete Breistreifen 26 steigt und fällt auf den benachbarten Streifen und so weiter. Es erfolgt daher eine Rückführung des gesamten Breis ohne Gewölbebildung.
Die erzielten Ergebnisse sind ebenso erstaunlich wie bei einem einstückigen Kranz: Steigerung der Konzentration auf wenigstens 25 % Trockenstoff und das bei gleicher Leistung.
Hieraus ist ersichtlich, daß die Erfindung bei einer Gesamtpapiermasse eine Absenkung der gesamten Aufbereitungszeit bei unverändertem Energieverbrauch ermöglicht (verwirklicht durch eine Folge von identischen Behandlungen von Materialteilmengen), entweder durch die Verkürzung der Dauer jeder Behandlung bei konstanter Ausgangsdichte, oder durch Steigerung der Dichte und daher durch eine Verringerung der zu Anzahl an zu behandelnden Teilmengen.

Claims

1. Stofflöser für Papierbrei mit einem zylindrischen Bottich, der an seinem oberen Teil offen und mit einem Boden verschlossen ist, der einen Rotor aufweist, auf den eine vertikale Welle aufgesetzt ist, die sich längs der zentralen Drehachse des Bottichs in dessen Innerem erstreckt, wobei die Seitenwand des Bottichs eine Einrichtung zur Zwangsrückführung des Breis aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Rückführung (7) wenigstens ein Flächenelement (8, 21) umfaßt, das im wesentlichen kreisförmig längs der Wand (9) des Stofflösers verläuft und sich von der Wand zum Inneren des Bottichs (1) hin und zur oberen Öffnung (20) des Stofflösers über eine konstante Strecke (12, 22) so erstreckt, daß es einen Rand konstanter Breite ausbildet, der eine schräge Ebene festlegt deren Unterseite (24) so nach unten gerichtet ist, daß der auf diese Seite (24) auftreffende Brei (6) allein in Richtung auf das Innere des Bottichs umgelenkt wird.

2. Stofflöser für Papierbrei nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Flächenelement ein kreisförmig geschlossener Kranz (8) ist, der einen Kegelstumpf ausbildet, der von der Wand zur Achse (2) des Bottichs hin verläuft und relativ zur Wand derart geneigt ist, daß die Spitze des Kegelstumpfes sich auf der Seite der oberen Öffnung (20) des Stofflösers befindet.

3. Stofflöser für Papierbrei nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Rückführung wenigstens ein Flächenelement (21) aufweist, das schraubenförmig längs der Wand (9) des Stofflösers über höchstens 360º verläuft.

4. Stofflöser für Papierbrei nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächenelemente (21) kranzförmig um die Achse (2) des Stofflösers angeordnet sind und daß der Kranz in einer Ebene senkrecht zu dieser Achse angeordnet ist.

5. Stofflöser für Papierbrei nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächenelemente (21) kreisförmig in Abständen mit Zwischenräumen so verlaufen und angeordnet sind, daß ihre vertikale Projektion eine Folge von Kranzabschnitten bildet.

6. Stofflöser für Papierbrei nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächenelemente (21) kreisförmig verlaufend angeordnet sind und sich dabei einander teilweise so überdecken, daß ihre vertikale Projektion einen geschlossenen, ununterbrochenen Kranz bildet.

7. Stofflöser für Papierbrei nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel (10) des Flächenelementes (8, 21) relativ zur vertikalen Wand (9) des Stofflösers im Bereich von 10º bis 60º liegt.

8. Stofflöser für Papierbrei nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel (10) im Bereich von 35º bis 45º liegt.

9. Stofflöser für Papierbrei nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel (23) der Längsrichtung (24) mit der Ebene (25), die auf der Achse (2) des Stofflösers senkrecht steht, im Bereich von 10º bis 30º liegt.

10. Stofflöser für Papierbrei nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite (12, 22) des Flächenelementes (8, 21) im Bereich von 100 bis 500 Millimetern liegt.

11. Stofflöser für Papierbrei nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kranz (8) in einer zur Drehachse (2) des Bottichs senkrechten Ebene angeordnet ist.

12. Stofflöser für Papierbrei nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernung (13) zwischen dem oberen Ende der Rotorwelle (4) und der Ebene (14), die durch den Kreis des oberen Endes des Kranzes (8) festgelegt ist, oder der Ebene (15), die durch den Kreis des oberen Endes des durch die Anordnung der Elemente (21) erzeugten Kranzes festgelegt wird, zwischen -500 und +500 Millimetern variiert.